Parois à ossature bois avec ouvertures: développement d’une méthode pour leur modélisation, leur dimensionnement et leur réalisation

Le projet vise à développer une méthode validée par l’expérimentation pour le dimensionnement des murs de contreventement ajourés, afin d’offrir une plus grande liberté de conception tout en assurant une sécurité et une rentabilité élevées.

Fiche signalétique

Institut(s) Institut de la construction bois IHB
Unité(s) de recherche Génie parasismique
Durée (prévue) 01.11.2021 - 31.07.2025
Direction du projet Prof. Martin Geiser
Équipe du projet Shay Josef Assaf
Lukas Furrer
Lukas Kramer
Nadja Manser
René Steiger
Partenaire Haute école spécialisée bernoise BFH
EPF Zurich, Institut für Baustatik und Konstruktion IBK
Empa, département Sciences de l’ingénierie-Structures
Holzbau Schweiz
Swiss Timber Engineers
Ancotech AG
Mots-clés Construction bois, sécurité sismique, génie parasismique, ossature bois, contreventement, forces d’ancrage, odélisation par éléments finis

Situation de départ

Les pièces spacieuses aménagées au rez-de-chaussée et les larges ouvertures percées dans les façades, caractéristiques de l’architecture contemporaine, imposent de grands défis à la construction bois: elles compliquent en effet le contreventement des bâtiments et l’absorption des forces horizontales dues aux effets du vent ou des secousses sismiques. L’une des difficultés réside dans le fait que, selon la norme actuelle SIA 265, les zones des parois à ossature bois présentant des ouvertures importantes doivent être considérées comme non porteuses. Si des dérogations à cette norme sont envisageables, elles manquent de bases théoriques et expérimentales pour être validées. Le fait de considérer les zones autour des ouvertures comme porteuses ou non porteuses influence de manière déterminante le nombre d’ancrages et l’intensité des forces à prendre en compte, ce qui se répercute sur les couts. Le potentiel des parois de contreventement dans les constructions à ossature bois ajourées a déjà été vérifié à la BFH-AHB dans le cadre d’un projet préparatoire en collaboration avec des partenaires du secteur bois.

Effizienter Erdbodenschutz — Le projet de recherche vise à développer une méthode, validée par des essais, pour modéliser, dimensionner et réaliser des parois de contreventement avec ouvertures.

Procédure

Le projet de recherche vise à développer une méthode, validée par des essais, pour modéliser, dimensionner et réaliser des parois de contreventement avec ouvertures. Il doit contribuer significativement à augmenter la part de marché des bâtiments construits avec des produits en bois suisses ou celle des bâtiments rénovés et modifiés dans le cadre du plan d’entretien en Suisse.

Il s’agit d’un projet de coopération entre la BFH-AHB, l’Empa, l’EPF Zurich ainsi que les associations Holzbau Schweiz et Swiss Timber Engineers. Il bénéficie du soutien de l’Office fédéral de l’environnement dans le cadre du plan d’action bois.

Une collaboration étroite entre la recherche et l’enseignement au sein du projet permet en outre aux étudiant-e-s de participer aux développements actuels de la construction bois. Une doctorante de l’Empa et de l’EPFZ s’engage ainsi dans le projet et quatre travaux de bachelor et un de master ont déjà été rédigés à la BFH (voir « Informations complémentaires »). D’autres travaux sont en cours de planification.

Résultats

Les essais physiques et les simulations numériques sur modèles ont prouvé que les parois à ossature bois percées de fenêtres pouvaient tout à fait contribuer au contreventement des bâtiments. Cela suppose toutefois la mise en œuvre de renforcements structurels capables d’améliorer le transfert des charges entre les différents éléments de la paroi et de faire travailler l’ensemble de celle-ci.

Pour simuler le comportement de la structure sous charge, l’équipe a conçu un modèle par éléments finis, dont l’exactitude a ensuite été confirmée par les résultats expérimentaux. Les enseignements tirés du projet seront formalisés en phase finale sous la forme d’un guide pratique destiné à être utilisé pour la conception des structures.