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Connecteurs et attaches

Connecteurs et attaches

Les connecteurs et attaches jouent un rôle essentiel dans le comportement des structures en bois. L’expérience lors d’importants séismes ou de forts ouragans a démontré leur importance. D’une part, les assemblages peuvent être la cause de ruptures structurales en raison d’une conception inadéquate ou d’une erreur defabrication. D’autre part, la ductilité des assemblages assure le bon comportement des structures en bois soumises à de fortes charges sismiques.

 

  • Propriétés d’un bon assemblage
  • Connecteurs traditionnels
  • Autres connecteurs

 

Propriétés d’un bon assemblage

La performance d’un assemblage est tout d’abord caractérisée par sa résistance mécanique, sa rigidité et sa ductilité qui assurent un comportement adéquat sous les charges statiques ou dynamiques. De plus,la stabilité dimensionnelle et la résistance à la dégradation des assemblages garantissent la pérennité des constructions en bois. Le comportement au feu est aussi un attribut important qui influence la stabilité de l’ouvrage en cas d’incendie. D’autres critères de conception comme la facilité de mise en œuvre, la simplicité, l’esthétisme et le coût peuvent également guider le choix d’un assemblage.

Résistance mécanique

Un assemblage idéal doit transmettre les efforts de façon satisfaisante, sans déformation excessive,tout en conservant assez de souplesse pour que la déformation maximale en service soit atteinte avant la rupture fragile de l’élément en bois. Dans le calcul de structures en bois, la dimension des membrures étant souvent liée à la géométrie des assemblages, il convient de porter une attention particulière à cette étape de la conception.La norme CSA O86 énonce les règles de calcul assurant une résistance minimale de l’assemblage et détermine les règles de disposition des attaches.

Le choix d’un assemblage est fait en fonction du type et de l’intensité du chargement auquel il sera soumis.Selon le cas, un assemblage doit être en mesure de transmettre les différents types d’efforts. Dans le cas des structures en bois, il est recommandé de favoriser les assemblages en compression pour obtenir un comportement ductile. L’usage des assemblages en flexion est à éviter autant que possible, car ils génèrent fréquemment des contraintes en traction perpendiculaire au fil du bois qui risquent de causer de la fissuration.

Image tirée du Guide de conception des assemblages pour les charpentes en bois.

Déformation et mode de rupture

La déformation des assemblages influence directement le comportement global d’une structure. Le jeu initial et la rigidité globale d’un assemblage dépendent du choix des connecteurs.  Ainsi, plusieurs clous de petits diamètres permettent une meilleure distribution de l’effort dans le bois et offrent donc plus de rigidité qu’un assemblage utilisant des boulons de larges diamètres.

Une bonne conception permet de contrôler le mode de rupture le plus probable. Dans bien des cas etpour des raisons de sécurité, on cherchera à éviter une rupture fragile qui se produit subitement. Au contraire, un comportement ductile est généralement considéré comme un atout, d’une part parce qu’il donne un avertissement avant la rupture et, d’autre part, en raison de sa capacité à diffuser l’énergie encas de séismes.

Image tirée du Guide de conception des assemblages pour les charpentes en bois.

Effet de groupe

Un assemblage fait de connecteurs placés en files ou en groupe est normalement moins résistant que la somme des résistances de chaque connecteur en raison d’une distribution inégale des efforts entre les connecteurs. C’est ce qu’on appelle l’effet de groupe.Le rapport de rigidité entre l’acier et le bois, le nombre de connecteurs par fi le, le nombre de files, les espacements,le diamètre et l’élancement des connecteurs sont tous des facteurs déterminants dans l’estimation de l’effet de groupe. Si aucune rupture fragile ne se produit, l’effet de groupe diminue lorsque la plastification des attaches les plus sollicitées débute, amenant une meilleure distribution de l’effort entre les connecteurs.Les assemblages plus ductiles, faits de tiges d’acier de petits diamètres, sont d’ailleurs moins sensibles à cet effet.Plusieurs règles de calcul des charpentes en bois compensent cet effet par une limitation du nombre de connecteurs utilisables par file ou par une diminution du nombre de connecteurs effectifs au moment du calcul.

Vérification des éléments en acier

Les valeurs de résistance d’un assemblage, calculées selon la norme CSA O86, ne considèrent que les possibilités de rupture dans le bois. Elles présument que les éléments en acier seront suffisamment résistants pour transmettre efficacement les efforts sans défaillir.Le concepteur doit donc s’en assurer en vérifiant les éléments métalliques à l’aide de la norme CSA S16– Règles de calcul des charpentes en acier. Le calcul de la résistance des boulons, des plaques de transfert,des plaques d’appui, des étriers et des soudures doit faire partie de ces vérifications.

Géométrie de l’assemblage

La disposition des connecteurs formant un assemblage doit répondre à certaines règles permettant d’assurer une bonne distribution des efforts et d’éviter une rupture fragile causée par de la traction perpendiculaire au fil du bois. La résistance d’un assemblage,calculée selon les équations de calculs du CSA O86, est tributaire du respect des distances de rive et des espacements minimaux dans chaque direction.Ces distances minimales sont indiquées dans la norme pour chaque type de connecteur et dépendent à la fois de l’orientation du fil et de la direction des forces. Si la force est transmise selon un angle oblique par rapport au fil du bois, il est possible de calculer ces distances séparément et d’utiliser la plus grande valeur obtenue.

 

Humidité

Si le bois est un matériau qui réagit à l’humidité, causant ainsi des variations dimensionnelles, il en va tout autrement de l’acier utilisé pour les assemblages, qui, lui, réagit plutôt en fonction de la température. C’est pourquoi les assemblages ne doivent pas entraver le retrait qui pourrait causer le fendage de l’élément en bois. Ceci est particulièrement important pour les assemblages en gros bois d’œuvre ou d’ingénierie de grandes dimensions en raison de la grande surface de connexion.

Pour soutenir une poutre, par exemple, il est habituellement plus approprié d’utiliser un étrier qui reprend les efforts en compression plutôt que des cornières latérales et une file de boulons qui risquent d’entraver le mouvement du bois perpendiculairement au fil.

Image tirée du Guide de conception des assemblages pour les charpentes en bois.

Résistance à la dégradation

Les éléments en bois et les pièces métalliques formant les assemblages peuvent subir de la dégradation causée par la présence d’eau. La façon la plus facile et la plus efficace de lutter contre la dégradation consiste à limiter, sinon à éviter complètement, la présence de l’eau sur l’assemblage.

Si l’assemblage se trouve en milieu extérieur, il doit donc être bien protégé contre la pluie. Il est important aussi de permettre un bon drainage du système etd’éviter les détails qui favorisent l’accumulation de l’eau. La base des poteaux, les étriers fermés et tous les points de jonction susceptibles de recevoir de l’eau devront être vérifiés en conséquence. Finalement, une bonne circulation d’air est essentielle afin de permettre le séchage rapide du bois en cas d’humidification. Des cales d’espacement aux appuisou des plaques de transfert insérées plutôt qu’extérieures sont des exemples de solutions visant à permettre une bonne ventilation.

Pour éviter la corrosion des pièces métalliques d’un assemblage soumis à des conditions humides, il est recommandé d’utiliser des attaches, des plaques et des quincailleries résistantes à la rouille, ou encore de leur ajouter des placages ou des couches de finition protectrices. Plusieurs solutions peuvent être envisagées. Les clous, par exemple, peuvent être fabriqués en aluminium, en acier inoxydable ou plaqués d’un métal offrant une couche de protection. La galvanisation des plaques et attaches est généralement le moyen le plus économique et répandu de protéger l’acier contre la rouille. L’acier est alors recouvert d’une couche de zinc qui, en s’oxydant,forme une couche résistante. On pourra ajuster l’épaisseur de cette couche en fonction des conditions climatiques auxquelles l’assemblage sera soumis.

Les environnements corrosifs peuvent également être dommageables aux connecteurs en acier usuel. Il est important d’utiliser de l’acier inoxydable ou d’autres métaux appropriés à ces milieux. Dans certains cas,l’utilisation de bois traité chimiquement peut créer un environnement nécessitant l’utilisation de tels connecteurs.

Résistance au feu

Le Code de construction du Québec ne traite pas clairement de la résistance au feu des attaches d’une construction en gros bois d’œuvre. Il est implicitement présumé que les attaches couramment utilisées dans ce type de construction sont jugées acceptables là où un degré de résistance au feu maximale de 45 minutes est exigé. Le concepteur doit cependant s’assurer que les assemblages résisteront aussi à la chaleur produite en cas d’incendie. Bien que le matériau bois conserve sa capacité structurale en cas d’incendie, les propriétés mécaniques des pièces métalliques composant les assemblages peuvent être considérablement réduites sous l’effet des hautes températures générées durant un incendie. De plus,l’acier étant un excellent conducteur thermique, il aura tendance à transmettre la chaleur très rapidement aubois qui l’entoure et à l’endommager par l’intérieur.Pour obtenir un degré de résistance au feu adéquat, une attention particulièredoit donc être accordée aux lieux de jonctionsde la structure.

En ce qui a trait à la sécurité incendie, il existe deux types d’assemblages : les assemblages non protégés, qui sont laissés apparents, et les assemblages protégés, qui sont recouvert d’un matériau isolant ou encore cachés à l’intérieur des éléments structuraux en bois. On attribue généralement une résistance au feu de base de 15 minutes aux assemblages non protégés, alors que les assemblages protégés peuvent atteindre un degré de résistance au feu de 30 minutes ou plus.

Connecteurs traditionnels

Les connecteurs traditionnellement utilisés dans la construction en bois peuvent être divisés en deux catégories : les connecteurs de type tige (boulons, tire-fonds, clous,vis, goujons, etc.) et les connecteurs de surface (anneaux fendus, disques de cisaillement, connecteurs métalliques). Ces deux catégories de connecteurs se distinguent par leur façon de transférer l’effort, soit sur l’épaisseur de l’élément pour les premiers, soit par distribution sur la surface de contact pour les seconds.Différents essais expérimentaux ont permis de démontrer que les assemblages par clous, par vis ou par boulons de petite dimension offraient une bonne ductilité alors que les tiges de plus grande dimension étaient très résistantes mais peu ductiles lorsqu’elles mènent à une rupture fragile du bois. Les connecteurs de surface sont aussi très performants, mais ils sont généralement à l’origine de ruptures fragiles par cisaillement du bois. Certaines combinaisons ou certains compromis permettent cependant de contrôler le comportement de l’assemblage, tout en préservant de bonnes capacités de chargement.

Connecteurs métalliques (plaques en tôle mince)

Les connecteurs métalliques sont des plaques obtenues par le poinçonnement de tôles minces en acier galvanisé. Elles sont utilisées pour assembler les différentes pièces de bois d’œuvre formant les fermes de toit à ossature légère. Le procédé de galvanisation utilisé par les sidérurgistes est le trempage à chaud. Le minimum requis est l’enduit de type G90 qui correspond à un revêtement total de 0,9 once de produit de galvanisation par pied carré. Cette protection est suffisante pour des mouillages occasionnels et même pour utilisation dans les entretoits exposés au climat des côtes maritimes. Les tôles utilisées peuvent être de calibre 20 (environ 1 mm d’épaisseur), 18 (1,3 mm) et plus rarement 16 (1,6 mm) dans des nuances d’acier B (SQ255) ou C (SQ275) en conformité avec la norme ASTM A653/A653M. Le découpage des plaques se fait en même temps que le poinçonnage. Ces connecteurs, disponibles dans une grande variété de dimensions, sont des produits propriétaires qui doivent être soumis à l’évaluation du Centre canadien des matériaux de construction (CCMC).

Les dents d’ancrage, dont la densité varie de 1,2à 1,6par cm2(8 à 10 par po2), occupent un seul côté du connecteur. Les dents sont perpendiculaires à la surface et ont une longueur d’environ 8 à 10 mm (⅜ »). Les connecteurs sont toujours utilisés par paires sur les faces opposées du joint. Leur pressage exige une grande capacité mécanique qui dépendra de la dimension des connecteurs utilisés et de la densité des pièces de bois.

 

Connecteurs métalliques

Photo: MiTek Canada.

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Étriers en tôle galvanisée mince

Une variété d’accessoires et d’étriers est offerte afin de répondre aux besoins des différents types d’assemblages des éléments de bois de sciage ou d’ingénierie. Ils sont fabriqués en série et formés à froid avec des tôles minces en acier galvanisé de 1 mm à 2,75 mm d’épaisseur (calibre 20 à 12). Ils sont percés pour recevoir des clous ou des vis à bois. Leur capacité en transfert de charges latérales ultimes doit être obtenue par des tests effectués selon la norme ASTM D1761. Les résultats de ces tests doivent être interprétés selon la norme CSA O86 pour obtenir la résistance pondérée propre à chaque assemblage.

Étrier à poutrelle

Photo : Simpson Strong-Tie.

 

Attache poutres à colonne

Photo : Simpson Strong-Tie.

 

Ces étriers conviennent surtout aux charpentes légères mais peuvent parfois servir dans les systèmes poteaux-poutres faits de bois de moyenne section. Ils permettent le transfert de charges élevées tant sur le flanc ou sur le dessus des poutres qu’à la tête et à la base des colonnes. Le procédé de galvanisation utilisé est l’enduit de type G90 qui correspond à un revêtement total de 275 grammes de produit de galvanisation par mètre carré(0,90 oz/pi2) Cette protection est suffisante pour des mouillages occasionnels. Pour l’exposition extérieure continue et l’utilisation avec des produits de bois traités avec des préservateurs corrosifs, il faut sélectionner des produits avec une couche de galvanisation plus épaisse.

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Assemblages soudés

Pour les assemblages d’éléments volumineux ou pour le transfert de fortes charges, il faut recourir à des assemblages faits de plaques d’acier soudées. Ces assemblages soudés sont généralement faits sur mesure selon les besoins particuliers de chaque projet. Ils sont parfois laissés exposés à des fins architecturales comme avec des éléments en bois lamellé-collé. Ils sont généralement livrés avec une couche d’apprêt qui permet la peinture de finition ou avec une couche de galvanisation obtenue par trempage à chaud. Dans tous les cas, il est préférable d’utiliser des connecteurs galvanisés pour éviter les désagréables coulisses de rouille sur les éléments de bois apparents lorsque soumis aux intempéries du chantier. Plusieurs types de connecteurs existent à cette fin, comme les clous, les boulons, les tire-fond, les vis structurelles et les rivets à bois lamellé-collé.

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Clous et pointes

Les clous et les pointes sont faits de fil d’acier conforme à la norme CSA B111. Les clous sont offerts en longueur de 12,7 à 152 mm (½ » à 6″) et les pointes, de 102 à 356 mm (4″ à 14″). Il est recommandé de forer des trous pilotes dans le cas des clous de plus de 4,88 mm (0,192″) de diamètre. Le diamètre d’un trou pilote devrait correspondre à 75% de celui du clou. Les clous vrillés ont une plus grande résistance à l’arrachement que les clous ordinaires. Pour obtenir les résistances latérales prévues, il faut respecter les distances minimales requises en espacement, en pénétration, en distance d’extrémité et en distance de rive. Une gamme de clous légèrement différente est aussi offerte pour les outils pneumatiques. Les capacités de ces derniers sont généralement inférieures à celles prescrites pour des clous ou des pointes de la même longueur compte tenu de leur diamètre habituellement moindre.

Clous

 

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Vis à bois

Les vis à bois sont généralement offertes dans les mêmes diamètres et longueurs que les clous. À cause de leur meilleur comportement sous les charges d’arrachement, on les utilise surtout pour fixer les revêtements en panneaux des planchers et les madriers en bois traité des terrasses. Dans ce dernier cas, il faut s’assurer que les vis soient dotées d’une protection adéquate contre les intempéries et les produits de préservation corrosifs imprégnés dans le bois. Les têtes peuvent être plates pour usage sur les surfaces métalliques ou coniques pour l’enfouissement dans le bois.

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 Boulons, goujons, tire-fond et goujons forcés

Les boulons et les goujons sont des tiges d’acier qui servent à assembler plusieurs éléments en les traversant sur toute leur largeur.Les boulons sont fixés à l’aide d’écrous et utilisent généralement des rondelles. Lorsque utilisés dans les charpentes de bois, ils peuvent être chargés en traction selon l’axe de la tige, latéralement ou selon une combinaison de ces deux types de chargement. Un boulon soumis à un effort latéral se comportera comme une poutre totalement ou partiellement encastrée à ses extrémités. La déformation de la tige en flexion et l’écrasement du bois procurent un comportement ductile à l’assemblage. Il faut cependant que le diamètre du boulon soit suffisamment petit et que les distances de rive et d’extrémité soient respectées afin d’éviter une rupture fragile du bois par fendage ou par cisaillement.Les boulons sont faits d’acier conforme aux exigences de la norme ASTM A307. Les boulons ont des dimensions variant de 12,7 à 25,4 mm en diamètre (½ » à 1″) et de 76 à 305 mm en longueur (3 à 12″). Des rondelles ou des plaques d’acier de répartition sous la tête et l’écrou doivent être suffisamment grandes pour résister aux charges de serrage sans créer de poinçonnement dans les fibres du bois.On peut les remplacer par de longues tiges filetées A307 qu’on peut couper à la longueur requise. Les boulons doivent être insérés dans des trous légèrement plus grands de 1 à 1,5 mm (1/32 à 1/16« ).

Les goujons, appelés broches en France, sont des tiges sans têtes ni écrous, qui reprennent les charges latérales selon un mécanisme semblable aux boulons.Ils ne résistent cependant pas au chargement axial et ne peuvent pas profiter du moment résistant créé aux extrémités du boulon par les rondelles qui empêchent a rotation de la tige. Les goujons étant assemblés sans jeu entre la tige et le trou, ils présentent une rigidité supérieure à celle des boulons et sont mieux adaptés aux structures exigeant un minimum de déformation initiale(glissement). Dans certaines situations, la traction de la plaque interne et la déformation des goujons peuvent risquer de causer l’écartement des éléments en bois. Il est alors recommandé d’ajouter un ou deux boulons à l’assemblage par goujons pour prévenir ce phénomène. La résistance des goujons et des boulons est calculée de façon similaire. Ces deux types de connecteurs sont ainsi regroupés dans la même section de la norme CSA O86.

 

Boulon, tire-fond et goujon
Photo : A. Salenikovich

Les tire-fond sont faits d’acier conforme à la norme ANSI/ASME B18.2.1 et disposent d’une partie filetée qui leur permet de résister tant aux charges latérales qu’aux charges d’arrachement. Ils sont utilisés avec des plaques de jonction en acier ou en bois et nécessitent un avant-trou de même diamètre que la partie non filetée ainsi qu’un trou pilote correspondant à environ 66 % du diamètre de la partie filetée. Ils sont surtout utilisés lorsque l’emploi de boulons s’avère indésirable ou impraticable. Les tire-fond possèdent des dimensions variant de 6,3 à 25,4 mm (¼ » à 1″) en diamètre et de 25,4 à 406 mm en longueur (1″ à 16″).

Les goujons forcés sont des tiges d’acier rondes sans tête ni filets conformes à la norme CSA CAN3-G40.21. Ils sont faits d’acier doux de 16 à 25 mm (⅝ » à 1″) de diamètre et fabriqués à partir de barres rondes. Les extrémités sont effilées de façon qu’ils puissent être insérés dans des trous de 0,8 à 1 mm (1/32 » à 5/128« ) plus petits que le goujon. Ils sont utilisés pour attacher ensemble de grosses pièces de bois d’œuvre comme les traverses d’un mur de soutènement ou pour être facilement dissimulables sur les structures apparentes. La résistance d’un goujon forcé équivaut à 60 % de la résistance d’un boulon sollicité en cisaillement simple.

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Rivets pour le bois d’œuvre et le lamellé-collé

Des rivets ont été développéspour le bois lamellé-collé, bien qu’ils puissent également être utilisés avec le gros bois d’œuvre d’au moins 64 mm  (2½ ») d’épaisseur. Les rivets ont une tige ovale et une tête conique et ont l’apparence de clous. Ils sont produits en longueur de 40 mm (1½ »), 65 mm(2½ ») et 90 mm (3½ »). Ils sont utilisés en conjonction avec des plaques de jonction en acier d’au moins 3.2 mm (⅛ ») d’épaisseur. Ces plaques d’acier doivent être galvanisées à chaud pour les utilisations en milieux humides et être perforées à des diamètres légèrement supérieurs à 7 mm (¼ »). Il n’est pas nécessaire de préforer les pièces de bois d’avance. Ils sont plus rigides et peuvent transmettre de plus fortes charges pour une même aire de connecteur que tout autre type d’attache.

Rivet pour le bois d’œuvre et le lamellé-collé
Photo : A. Salenikovich 2005.

 

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Anneaux fendus et disques de cisaillement

Les anneaux fendus et les disques de cisaillement sont utilisés avec les boulons et les tire-fond dans la construction en gros bois d’œuvre ou en bois lamellé-collé. Ils procurent des résistances plus élevées en répartissant les forces latérales sur des surfaces plus grandes. Les anneaux fendus sont posés dans des rainures taillées avec précision à mi-bois dans les deux pièces de bois opposées d’un assemblage. Le rainurage circulaire est effectué à l’aide d’un outil spécialisé qui se fixe à une perceuse électrique. Les anneaux fendus sont commercialisés dans les mesures impériales de 2½ » et de 4″ (64 et 102 mm) de diamètre. Les disques de cisaillement sont vendus également en mesures impériales de 2⅝ » et de 4″ de diamètre (67 et 102 mm). Des boulons allant de 12,7mm (½ »)à 22mm (⅞ ») de diamètre sont nécessaires pour compléter ces assemblages. Afin d’assurer le serrage adéquat entre les pièces, il faut utiliser des rondelles d’acier sur les faces extérieures pour serrer suffisamment sans créer de poinçonnement dans les fibres du bois.

Anneaux fendus

Photo: Portland Bolt & Manufacturing Co.

 

Disque de cisaillement
Photo : A. Salenikovich 2005.
Pour plus d’information : Répertoire des fournisseurs

 

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Autres connecteurs

En plus des moyens d’assemblage traditionnels, il existe d’autres connecteurs ou systèmes d’attache utilisés pour les structures en bois. Ces connecteurs ont été développés dans le but d’améliorer certaines propriétés de l’assemblage, comme la résistance, la rigidité ou la ductilité. Dans d’autres cas, ces attaches permettent une installation plus rapide en chantier, sont plus simples, plus économiques, ou encore offrent une apparence plus discrète.

Vis structurelles autotaraudeuses

Les vis structurelles autotaraudeuses sont des produits propriétairesqui ne sont pas inclus dans la norme de calcul CSA O86, contrairement aux vis à bois traditionnelles. Elles doivent toutefois être conçues selon la section « Tire-fond » de la norme CSA O86 dans certaines configurations. En général, contrairement aux tire-fond, aucun préperçage n’est nécessaire pour l’installation des vis car elles sont conçues pour réduire le fendage des éléments bois lors du positionnement et pour résister au couple nécessaire à leur installation. Le préperçage peut être requis pour les plus grands diamètres (≥ 10 mm), dans le bois dense (≥ 500 kg/m3) ou encore pour les vis longues dans les joints à haute résistance.

Les vis structurelles autotaraudeuses permettent une installation simple et rapide ainsi que la création d’assemblages innovants par leur grande variété de types, longueurs et diamètres disponibles.

 

Il existe principalement deux types de vis structurelles autotaraudeuses :

 

  • Vis partiellement filetées : Caractérisées par des filets présents seulement sur une partie de la vis, les vis partiellement filetées permettent de rapprocher et de serrer fermement un assemblage. Pour ce faire, la plaque de jonction, coté tête de vis, doit être entièrement comprise dans la partie lisse de la vis.

 

  • Vis pleinement filetées : Caractérisées par des filets sur la pleine longueur de la vis, les vis entièrement filetées ne permettent pas de rapprocher des membrures puisqu’elles ne sont pas libres de glisser. Ces vis sont généralement sollicitées axialement en arrachement. Dans certaines configurations, elles peuvent être sollicitées en compression axiale, constituer des assemblages poteau-poutre ou augmenter la résistance à la compression perpendiculaire au fil aux appuis des poutres.

 

 

Vis structurelles autotaraudeuses partiellement et pleinement filetées (Images : MyTiCon Timber Connectors)

 

Il existe plusieurs types d’assemblages avec ces vis qui peuvent être simplifiées en trois catégories :

 

  • Vis chargées axialement (en arrachement ou en compression)
  • Vis chargées latéralement (ou en cisaillement)
  • Vis chargées en combinaison des charges axiales et latérales

 

Dans chaque cas, une attention particulière doit être portée à la géométrie de l’assemblage lors de son installation. En effet, puisque les vis structurelles autotaraudeuses sont généralement installées sans pré-perçage, les paramètres d’installation du connecteur sont modifiés. Il est donc important de se référer aux instructions du fabricant afin de s’assurer du respect des distances minimales d’installation.

L’essence de bois dans laquelle les vis sont installées doit également être prise en considération. À titre d’exemple, l’installation dans du sapin douglas nécessitera de respecter des dimensions minimales plus importantes afin de tenir compte des risques plus élevés de fendage de cette essence.

 

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Goujons auto-perceurs

Les goujons auto-perceurs peuvent être utilisés dans des assemblages avec plaques métalliques internes. Ils permettent des assemblages sans jeu car tous les éléments à assembler sont percés dans une seule et même opération.

Goujon auto-perceur SBD (Image : Rothoblaas)

Des appareils de pose manuels ou avec assistance pneumatique sont disponibles auprès des fournisseurs pour assurer une mise en place adéquate des goujons auto-perceurs. Ces outils sont particulièrement utiles lorsque les connecteurs sont très élancés.

 

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Connecteurs préconçus

Les connecteurs préconçus sont des connecteurs dont les valeurs de résistance sont déjà fournies par le fabricant en fonction de certaines conditions d’installation qui doivent être respectées. Le fabricant fournit habituellement le degré de résistance au feu. Ces connecteurs peuvent constituer des assemblages bois sur bois, bois-acier ou encore bois-béton. Ils peuvent permettre d’économiser beaucoup de temps de conception.

 

Connecteur MEGANT (images : MyTiCon Timber Connectors)

 

Connecteur Ricon S VS (images : My TiCon Timber Connectors)

Connecteurs UV-T et UV-C, respectivement (images : Rothoblaas)

 

Connecteurs ALUMIDI (Image : Rothoblaas)

 

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Tiges collées

Utilisée depuis les années 1970 en URSS et depuis les années 1980 en Europe, la technique d’assemblages conçus à l’aide de tiges collées (glued-in rods), permet de former des assemblages performants axialement, très rigides, permettant d’offrir une rigidité rotationnelle et capables de répartir les contraintes dans les éléments de bois. Les efforts sont transmis au bois par des tiges filetées fixées à l’aide de résines structurelles époxyde ou polyuréthane dans des trous prépercés. Ces tiges sont ensuite boulonnées à une ferrure ou, dans certains cas, soudées à une plaque d’appui qui est elle-même fixée à une plaque de jonction qui transmet les charges d’une membrure à l’autre.  Ces connecteurs sont souvent utilisés pour obtenir des assemblages invisibles transmettant des efforts de traction. La performance de ce typed’assemblage est, bien sûr, tributaire du bon comportement à long terme de la résine utilisée et des conditions environnementales (humidité et température). Les tiges insérées collées ont fait l’objet d’études en Scandinavie, en Russie, en Nouvelle-Zélande, en Suisse, en Allemagne et au Canada, dans le but d’élargir les possibilités d’utilisation du bois lamellé-collé dans les constructions exigeant des assemblages rigides.

Assemblage par tige collée

 

Exemple d’assemblages rigides par tiges insérées collées

Bien que la norme CSA O86 et l’Eurocode n’incluent toujours pas les assemblages par tiges collées, l’annexe nationale allemande, la norme italienne, la norme russe ainsi que la norme néo-zélandaisecontiennent leurs règles de dimensionnement.

 

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Assemblages bois-béton

Plusieurs types d’assemblages sont disponibles pour connecter le bois au béton et permettre un comportement composite. Des connecteurs particuliers existent pour assembler des planchers bois-béton, comme des plaques de métal déployé insérées en partie dans le bois, collées à l’époxy puis recouvertes de béton, ou encore des plaques clouées et recouvertes de béton. Il existe également des ancrages vissés combinés à des clés de cisaillement recouverts de béton et des vis à double filetage dont la section supérieure est filetée en sens contraire à celle du bas. Ces vis pénètrent dans le bois jusqu’aux filets inversés, puis le béton est coulé par-dessus. L’inversion du filet empêche ensuite le déplacement des vis et du bois par rapport au béton. Les vis peuvent être posées perpendiculairement à la surface ou à 45 degrés.

 

Assemblages pour planchers bois-béton

 

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Ferrures de levage

Bien qu’elles ne fassent pas partie de la structure du bâtiment, les ferrures d’attache, ou ferrures de levage, doivent être considérées au même titre que les connecteurs structuraux pour s’assurer d’un montage rapide et sans heurt. Au Canada, pour dimensionner ces éléments, un facteur de sécurité d’au moins 4 est obligatoire. Il faut en plus pondérer les charges en fonction d’un facteur d’accélération dynamique. Les ferrures de levage peuvent être articulées ou non et peuvent être conçues spécifiquement pour un projet ou pour un type de projet. Plusieurs types d’assemblages de levage sont disponibles en format préconçu. Ces derniers sont des produits propriétaires et chaque connecteur doit être utilisé selon les recommandations strictes du fabricant. Dans tous les cas, l’état des ferrures doit être soigneusement vérifié entre chaque levage.

Levage d’un panneau de CLT. Photo : Stéphane Groleau

Ferrure de levage non articulée. Photo : Stéphane Groleau

 

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Pour en savoir plus :

„  Guide de conception des assemblages pour les charpentes en bois