Annexe D (normative) Règles simplifiées de justification du contreventement et des ancrages des murs à ossature bois

D.1 Dispositions constructives

D.1.1 Généralités

La présente règle de moyens ne s'applique qu'aux maisons individuelles isolées ou en bande.

Les parois cintrées sont exclues de ces règles de moyens.

D.1.2 Dispositions relatives aux éléments d'ossature

Chaque niveau doit être indépendamment contreventé, c'est-à-dire que chaque niveau doit disposer de ses propres voiles de contreventement.

Les parties opaques des murs à ossature bois qui constituent les voiles travaillants doivent comporter :

soit des panneaux de contreplaqués d'épaisseur supérieure ou égale à 7 mm ;
soit des panneaux d'OSB 3 d'épaisseur supérieure ou égale à 9 mm ;
soit des panneaux d'OSB 4 d'épaisseur supérieure ou égale à 8 mm ;
soit des panneaux de particules d'épaisseur supérieure ou égale à 10 mm ;
soit des panneaux de LVL (Lamibois) avec au minimum 5 plis dont au minimum 2 croisés, d'épaisseur supérieure ou égale à 15 mm.

Les voiles travaillants doivent être fixés sur l'ossature porteuse par des pointes non lisses ou des agrafes :

de diamètre compris entre 2,1 à 3,1 mm pour les pointes ;
de diamètre supérieur ou égal à 1,5 mm pour les agrafes.

La longueur des fixations doit être suffisante pour permettre une pénétration supérieur ou égale à 35 mm dans l'ossature.

L'espace entre montants d'ossature doit être inférieur ou égal à 600 mm.

Les bois d'ossature doivent être de classe mécanique minimale C18 pour les résineux et D18 pour les feuillus.

L'ensemble des voiles de contreventement de l'ouvrage doit être réalisé selon les mêmes dispositions constructives (panneaux, fixations...).

Les montants doivent respecter la section minimale telle que donnée dans le Tableau D.1 suivant pour être correctement dimensionnés vis-à-vis des charges descendantes.

Pour justifier les descentes de charges avec le Tableau D.1, les montants et traverses doivent être alignés et le mur à ossature bois reposer entièrement sur un appui continu avec une tolérance de 5 %.

Tableau D.1 Sections minimales des montants dimensionnés vis-à-vis des charges descendantes, en fonction du domaine d'emploi

Tous les éléments d'ossature doivent avoir une hauteur h telle que 2,5 m ≤ h ≤ 3,4 m.

Tous les panneaux à base de bois constituant les voiles doivent avoir une largeur b telle que b ≥ h / 4. Les panneaux ayant une largeur inférieure à ce minimum ne doivent pas être pris en compte dans le contreventement.

Toutes les façades doivent contenir au minimum deux panneaux de largeur supérieure ou égale à 1,2 m.

Le rapport des longueurs cumulées des voiles sur une face du bâtiment à celles situées sur la face opposée doit être compris entre 0,5 et 2.

En cas de présence d'un mur de refend, celui-ci doit être positionné au milieu des deux façades. Il est admis un décalage de ± 25 % par rapport à cette position centrale tel qu'indiqué dans la Figure D.1.

Figure D.1 Illustration du positionnement du refend

L'épaisseur minimale des lisses basses doit être supérieure ou égale à 45 mm.

Les ancrages doivent être de classe d'acier de qualité minimale de 600 N/mm².

D.1.3 Trémies d'escalier et autres ouvertures dans les diaphragmes des planchers intermédiaires.

Lorsque le plancher intermédiaire comporte une ouverture importante (nécessité par exemple pour une trémie d'escalier...), ce dernier doit respecter les règles suivantes :

au moins un des plus grands côtés de la trémie doit être porté par un mur porteur (extérieur ou de refend) ;
les dimensions a et b doivent être choisies telles que :

a ≤ min [0,5 · L ; 4 m] et b ≤ min[0,5 · l ; 4 m]

où a et b sont les dimensions de la trémie, parallèles respectivement à L et l, les distances entre les murs porteurs (extérieur ou de refend) du local où se trouve la trémie (voir Figure D.2).

Figure D.2 Illustration des exigences dans le cas d'un plancher intermédiaire comportant une ouverture importante

Le nombre d'ouverture est limité à 1. Il est possible d'ajouter des percements dans la limite de dimensions inscrites dans un carré de 200 mm x 200 mm et de positions distantes des rives des panneaux composant le diaphragme d'une longueur égale à la plus grande dimension du percement.

D.1.4 Dispositions architecturales

Les règles sont applicables sous réserve du respect des dispositions architecturales suivantes :

Typologies d'ouvrages :

R + combles perdus, pente ≤ 50 % ;
R + combles perdus ou habitables, 50 % < pente ≤ 100 % ;
R + 1 + combles perdus, pente ≤ 50 % ;
R + 1 + combles perdus ou habitables, 50 % < pente ≤ 100 % ;
R + 1 à toiture terrasse non accessible avec hauteur d'acrotère limitée à 700 mm.

NOTE 1

On entend par hauteur d'acrotère, la hauteur comprise entre le nu supérieur du chaînage du dernier niveau et le nu supérieur de l'acrotère.

La hauteur d'un niveau est définie comme étant la hauteur entre les nus supérieurs des planchers (voir Figure D.3). Cette hauteur permet de définir la hauteur totale de l'ouvrage (hauteur de prise au vent).

La hauteur de panneau est définie comme étant la hauteur du voile de contreventement (équivalent à la distance entre les traverses hautes et basses).

La hauteur de niveau doit être comprise entre 2,5 et 3,4 m, avec possibilité d'une rehausse de 1,4 m dans le cas des combles habitables.

Figure D.3 Hauteur de niveau (coupe verticale)

L'élancement en plan de la construction doit être limité, c'est-à-dire que la distance entre deux murs parallèles résistants à des efforts horizontaux dans leur plan doit être inférieure ou égale à 10 m.

Pour limiter la torsion en plan de l'ouvrage, les contreventements doivent être répartis de manière homogène à la périphérie de l'ouvrage et l'architecture générale de l'ouvrage doit induire une répartition homogène des efforts de vent. Le respect des dispositions ci-après permettent d'y satisfaire.

Le rapport entre la longueur A et la largeur B (dimensions du rectangle dans lequel peut être inscrit la construction) doit être inférieur à 2,5 tel que (voir Figure D.4) :

Figure D.4 Détermination du rapport entre la longueur A et la largeur B

Les retraits en plan sont admis. Cependant, par rapport au polygone convexe circonscrit au niveau du plancher :

le nombre de retrait doit être inférieur ou égal de 6 ;
la surface des retraits doit être inférieure ou égale à 10 % de la surface du plancher ;
la somme de la surface de tous les retraits ne doit pas excéder 30 % de la surface du plancher (voir Figure D.5).

Figure D.5 Exemple illustrant la détermination du retrait en plan

Dans chaque direction principale du bâtiment, il doit y avoir au minimum deux murs parallèles. Deux murs peuvent être considérés comme parallèles si l'angle entre leurs plans ne dépasse pas 15° (voir Figure D.6).

Figure D.6 Exemple de disposition des murs parallèles deux à deux minimum

La distance (A' ou B') entre les deux voiles de contreventement parallèles les plus éloignés doit être supérieure ou égale aux 3/4 de la longueur de la façade perpendiculaire à leur plan (voir Figure D.7).

Figure D.7 Illustration de la détermination de la distance entre les deux voiles de contreventement parallèles les plus éloignés

NOTE 2

La distance est prise au centre du voile (voir Figure D.7 à droite).

De plus, afin d'assurer la continuité des voiles de contreventement par niveau, la configuration en élévation des constructions doit être telle que chaque élément de contreventement est continu de son sommet jusqu'à sa fondation.

NOTE 3

Ces règles simplifiées ne couvrent donc pas les ouvrages irréguliers en élévation (porte-à-faux d'étage).

D.2 Méthode de justification des voiles de contreventement

D.2.1 Définition des sollicitations sur les façades

Sous réserve de respecter les dispositions générales et architecturales précitées dans la présente annexe, les efforts de vent de calcul F_v,Ed (exprimée en kN) pondérés sont donnés dans les Tableaux D.2, D.3, D.4 et D.5.

Ces tableaux permettent de couvrir l'ensemble des quatre régions de vent et des cinq catégories de rugosité telles que définies dans la norme NF EN 1991-1-4 et son annexe nationale NF EN 1991-1-4/NA.

A défaut de précision dans les Documents Particuliers du Marché (DPM), la catégorie de rugosité du terrain de l'ouvrage doit être définie selon la topographie du site de l'ouvrage (méthode par défaut) :

mer ou zone côtière exposée aux vents de mers, lacs et plans d'eau parcourus par le vent sur une distance d'au moins 5 km : catégorie de terrain 0 ;
campagne : catégorie de terrain II ;
zones urbaines ou industrielles : catégorie de terrain IIIb.

Pour les hauteurs de niveau supérieures à 2,8 m et limitées à 3,4 m, ces valeurs doivent être majorées de 10 %.

Dans le cas des ouvrages à combles habitables avec une rehausse limitée à 1,4 m, ces valeurs doivent être majorées de 25 %.

Dans le cas de la présence d'un mur de refend intermédiaire, ces valeurs doivent être modifiées comme suit :

sur les façades parallèles au refend : F_v,Ed / 1,3 ;
sur le refend : F_v,Ed x 1,25.

Tableau D.2 F_v,Ed pour R + combles perdus, pente < 50 %

Tableau D.3 F_v,Ed pour R + combles perdus ou habitables, 50 % < pente < 100 %

Tableau D.4 F_v,Ed pour R + 1 + combles perdus, pente < 50 %

Tableau D.5 F_v,Ed pour R + 1 + combles perdus ou habitables, 50 % < pente < 100 %

Ces valeurs d'efforts constituent un « score cible » permettant de déterminer la longueur minimale de voiles de contreventement, ainsi que le choix des fixations des panneaux sur l'ossature. Pour cela, on utilise la méthode de calcul simplifiée de la présente annexe décrite ci-après.

D.2.2 Evaluation de la résistance des voiles de contreventement

La résistance d'un panneau individuel, notée F_v,i,Rd en kN, est donnée par la formule ci-dessous :

Avec :

h hauteur du panneau en m ;

b largeur du panneau en m ;

C_fix coefficient dépendant du choix des fixations (voir Tableau D.6).

Tableau D.6 Valeur du coefficient C_fix

Lorsque les agrafes doivent être positionnées avec un angle inférieur à 30° par rapport aux rives du panneau, les coefficients C_fix doivent être réduits de 30 % (multipliés par 0,7).

Lorsque les voiles de contreventement sont constitués de deux panneaux et fixations identiques sur chaque face du mur, la résistance totale et la raideur doivent être doublées.

Pour chaque façade, la résistance totale du mur, notée F_v,Rd, est alors la somme des résistances des panneaux de contreventement présents dans ce mur, soit :

D.2.3 Vérification de la résistance des murs vis-à-vis des efforts de vent

On doit alors vérifier que, pour le cas étudié, on a :

F_v,Ed ≤ F_v,Rd

D.3 Efforts dans les ancrages

D.3.1 Efforts tranchants

A la base de chaque niveau, les ancrages des lisses basses doivent avoir un espacement inférieur ou égal à 1 m. La résistance totale en cisaillement F_{v,ancrage,tot,Rd} est définie comme la somme des résistances en cisaillement des ancrages.

Conformément aux règles NF EN 1995-1-1, la résistance de calcul en simple cisaillement d'un ancrage doit être déterminée avec le Tableau D.7.

Tableau D.7 Résistance de calcul en simple cisaillement d'un ancrage

On doit vérifier, pour chaque niveau, que pour les efforts dans les murs :

F_v,Fd ≤ F_{v,ancrage,tot,Rd}

Les valeurs de F_v,Ed doivent être prises dans les Tableaux D.2, D.3, D.4 ou D.5.

Ces niveaux d'efforts doivent être compatibles avec la résistance du support (arrachement du béton par exemple).

NOTE

Pour cela, il convient de se reporter aux documents techniques des ancrages utilisés.

D.3.2 Ancrages des voiles

Chaque voile de contreventement doit disposer à chacune de ses extrémités d'un ancrage rigide en arrachement.

L'effort maximum d'arrachement des fixations des voiles d'une façade d'un niveau dû au vent est donné par la formule suivante :

où

F_v,Ed est l'effort de vent à reprendre par le contreventement de la façade considérée en kN (voir D.1) ;

h est la hauteur du mur en m ;

b_tot est la longueur totale du voile de contreventement considéré en m.

Pour chaque voile de contreventement considéré, l'effort d'ancrage est alors défini par :

F_ax,Ed = f_ax,vent,Ed - G_d

où

G_d est la charge permanente descendante qui s'oppose au soulèvement du diaphragme.

A titre conservateur, la charge G_d minimale peut être évaluée par :

où

M est le poids linéique moyen du mur en kN/ml ;

b_diap est la longueur du voile de contreventement considéré en m ;

h_sup est la hauteur totale de murs au-dessus de la fixation considérée en m.

Cet effort d'ancrage F_ax,Ed doit être repris par le système d'ancrage (équerre, feuillard, boulons, etc.). On se réfèrera aux documents techniques du fabricant afin de connaître les capacités résistantes.

D.3.3 Fixations des montants de voiles

Si les voiles de contreventement sont constitués de plusieurs panneaux, la continuité du voile par la fixation des montants d'extrémité de panneaux entre eux doit être assurée et cet assemblage doit être réalisé conformément au Tableau D.8.

Tableau D.8 Fixations des montants de voiles

Les fixations doivent être réparties régulièrement sur toute la hauteur du montant d'extrémité.

Dans le cas des pointes, le serrage des montants d'extrémité entre eux doit être assuré avant la mise en place des pointes et leur usage doit être limité aux ouvrages sans étage complet (bâtiment de type R + combles habitables ou non).

Dans le cas des vis, le serrage doit être obtenu en utilisant des vis dont la longueur du congé de filetage sous la tête (partie lisse sous la tête de vis) est supérieure ou égale à l'épaisseur d'un montant.

A défaut d'utiliser ces règles de moyens, cet assemblage peut également être justifié conformément aux règles NF EN 1995-1-1, en considérant un simple cisaillement des montants (bois/bois) avec l'effort à reprendre F_ax,vent,Ed.

D.4 Fixations en périphérie des planchers intermédiaires

Si le plancher intermédiaire est utilisé comme diaphragme horizontal, les fixations entre le plancher et les murs en périphérie doivent être au moins aussi résistantes que les murs eux-mêmes. On peut calculer les efforts à reprendre par mètre linéaire de mur par :

F_v,Fd,fix = F_v,Rd/L

Où

F_v,Rd est la résistance maximale du mur de longueur L telle que définie en D.2.2.