10/11/2013

Comment dimensionner une structure en bois?

La forêt et le bois occupent dans la société une place toujours croissante, en réponse, notamment, aux préoccupations relatives au climat, à la biodiversité et à l’énergie. Ainsi le développement constant de la construction en bois fait de ce matériau une alternative qui mérite d’être envisagée systématiquement. Fruit de cette évolution, la norme SIA 265 adopte aujourd'hui les concepts reconnus des états limites. Il s'en suit une refonte complète des paramètres qui dictaient jusqu’ici le dimensionnement.


Pour l'ingénieur profane comme pour l'étudiant, il est alors parfois mal aisé de faire son chemin dans les règles à prendre en compte, car celles-ci figurent en partie sous des articles épars. 

 


Introduction aux normes

Très tôt, la construction de l’Europe unifiée où les différentes barrières politiques, sociales mais aussi économiques seraient abolies, a mis en lumière la nécessité de concevoir les règles techniques de la construction sur une base commune. Cette mission a été déléguée au CEN (Comité européen de normalisation) dont la Suisse est membre à part entière, qui s’est attaché à élaborer des règles s’appliquant aux principaux domaines et matériaux de constructions. Ces règles sont regroupées dans une série de norme, appelée Eurocodes, dont le numéro 5 porte sur les structures en bois. Si les premières pierres de cet ambitieux programme ont été posées dans la deuxième moitié des années 1970, il s’est avéré que l’élaboration de ces documents ne pouvait avoir lieu que sur une base consensuelle dans un processus relativement lent. Ainsi, après la publication d’une prénorme en 1993, il faut attendre 2004 pour que l’Eurocode 5 entre pleinement en vigueur et reçoive le statut de norme suisse.

La Suisse, en tant que membre du CEN, applique ses règles, et notamment celles concernant la convention d’abstention et le devoir de retrait. La première contraint ses membres à renoncer, dès que l’élaboration de normes dans un certain domaine sur le plan européen a commencé, à toute activité normative qui pourrait mettre en danger le progrès de cellesci. Le devoir de retrait oblige les membres du CEN à retirer dans un délai donné, des normes nationales qui seraient en opposition avec les normes européennes. Mais à la fin des années 1990, on a réalisé que l’achèvement des Eurocodes serait encore long. Jusqu’à leur introduction et leur substitution aux normes suisses, il fallait s’attendre à une longue période de transition avec de nombreuses questions ouvertes et des incertitudes. Si les prescriptions des normes SIA de charge, de construction en acier et en béton pouvaient pratiquement être considérées comme des règles d’applications répondant aux principes des Eurocodes, le poids des traditions et différents problèmes avaient empêché la mise en conformité des normes de bois et de géotechnique. Enfin la normalisation dans des domaines tels que le calcul sismique des ouvrages, ou les ouvrages mixtes n’était pas adaptée.

Afin d’harmoniser les normes suisses avec les concepts qui sous-tendent les Eurocodes, la commission des normes de structure de la SIA, sous la direction de Peter Matt, et le Professeur Marti (EPF Zurich) prirent l’initiative de proposer, fin 1997, l’élaboration d’une nouvelle série de normes de structure (SIA 260 à 269), dénommées « Swisscodes » [4]. L’élaboration des Swisscodes a été coordonnée, autant que possible, avec les études en cours pour les Eurocodes. Les Eurocodes prévoient impérativement de considérer séparément les conditions techniques et celles contractuelles. Les nouvelles normes de structure « Swisscodes », et parmi elles la norme SIA 265 « Construction en bois » considèrent ainsi exclusivement les aspects techniques, tandis que les aspects contractuels sont dorénavant consignés dans la série de normes SIA 118-262 à 267 dénommées « Swissconditions », en ce qui concerne le bois dans la norme 118/265 « Conditions générales pour la construction en bois ».

L’organisation des normes de structure de la série 260 est analogue à celle des Eurocodes. La collection publiée en 2003 comprend huit normes. Elles constituent pour le spécialiste un instrument structuré de façon consistante sur tout le domaine de la structure porteuse. Ainsi la numérotation des chapitres est fondée sur le même principe d’ordonnancement pour toutes les normes, ce qui facilite les comparaisons. Afin que les normes correspondent constamment à l’état de la technique, il est prévu de les réexaminer tous les cinq ans. En 2008, la commission de la norme SIA 265 a donc reçu le mandat de procéder à la révision de la norme SIA 265. Cette révision a porté sur l’adaptation du document aux derniers développements de l’EC5, et s’est attachée à corriger les erreurs techniques ou rédactionnelles qui subsistaient dans la version de 2003. La version révisée de la norme 265 est entrée en vigueur le 1er janvier 2012. La norme 265/1 contenant les dispositions complémentaires avait, quant à elle, profité d’une refonte en 2009, avec notamment l’introduction des principaux matériaux à base de bois et du concept de dimensionnement qui leur est lié.

Norme SIA 260

La norme SIA 260 est une norme hiérarchiquement supérieure qui s’applique à tous les modes de construction. Elle traite essentiellement de la terminologie, de la conception, de l’analyse structurale ainsi que du dimensionnement,
et définit les notions à utiliser. Un projet de construction ne se limite pas, pour l’ingénieur, au dimensionnement des éléments ou à la surveillancee chantier. Il s’agit d’un processus global et structuré qui commence lorsque le maître de l’ouvrage prend la décision de réaliser un objet, et se termine lors du démontage qui a lieu parfois dans un délai bien supérieur à l’espérance de vie des concepteurs.Bien évidemment, les phases d’élaboration et d’exécution sont prépondérantes pour le concepteur mais sa capacité d’intervention ne s’éteint pas à la réception de l’ouvrage et il doit, au contraire, donner au maître de l’ouvrage les instructions lui permettant de conserver les capacités de l’ouvrage au long des années, ou du moins pour la durée d’utilisation prévue. La SIA 260 décrit et définit deux documents qui sont à la base de tout projet d’ouvrage. Il s’agit de la convention d’utilisation, d’une part, et de la base du projet, d’autre part.

Convention d’utilisation

La convention d’utilisation doit être établie sur la base d’un dialogue entre le maître de l’ouvrage et les auteurs du projet. Les objectifs d’utilisation du maître de l’ouvrage ainsi que les conditions, exigences et prescriptions fondamentales relatives à l’élaboration de projet, l’exécution et l’utilisation de la construction sont à transcrire dans un langage qui soit compréhensible pour le maître de l’ouvrage. La formulation de la convention d’utilisation appartient à l’avant-projet. Fondamentalement, toutes les décisions dont les auteurs du projet ne peuvent porter seuls la responsabilité sont à consigner dans ce document. Le déroulement organisé du projet repose en partie sur une formulation adéquate de la convention d’utilisation. On évitera dans la mesure du possible d’y apporter des changements ou des compléments lors des phases successives du projet ou de l’exécution.

 

A titre d’exemple les têtes de chapitre d’une convention d’utilisation sont données ci-dessous. Elle ne prétend en aucun cas être exhaustive mais son but est de susciter la réflexion en proposant un exemple susceptible d’être adapté en fonction des conditions du projet.

Convention d’utilisation.

1 Objectifs généraux du projet
1.1 Descriptif du projet et utilisation prévue
1.2 Durée de service prévue
1.3 Mise au point supplémentaire pour l’utilisation
2 Milieu et exigences de tiers
3 Besoin de l’exploitation et de la maintenance
4 …

> Pour en savoir plus

Extrait du titre  Dimensionnement des structures en bois

de Pierre André Dupraz, Markus Mooser et Denis Pflug

Publié aux Presses polytechniques et universitaires romandes

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