Les murs en bois lamellé-croisé (CLT) sont des panneaux de bois d'ingénierie composés de plusieurs couches de planches de bois d'œuvre disposées en croix et collées ensemble. Les murs en CLT présentent une capacité de charge verticale élevée par rapport aux structures en bois conventionnelles, ce qui permet de construire des bâtiments en bois de grande taille qui seraient autrement irréalisables.
Encadrement des murs en CLT :
L'ossature est le système structurel qui soutient les panneaux CLT, assurant à la fois la stabilité et la capacité de charge. Ce système est composé de divers éléments conçus pour fonctionner ensemble et maintenir l'intégrité structurelle du mur. Le choix d'un système d'ossature approprié dépend de facteurs tels que la hauteur du bâtiment, les préférences architecturales, les codes de construction locaux et les exigences en matière d'ingénierie structurelle.
L'encadrement peut être classé selon les types suivants :
Type de plate-forme :
Référence : Manuel CLT-Canada:2019
Dans ce système, la plate-forme de plancher de chaque étage sert de base à l'érection des murs en CLT de l'étage suivant. Par conséquent, la hauteur des murs en CLT correspond à la hauteur de l'étage. À chaque niveau, les murs en CLT transfèrent les charges de gravité de l'étage supérieur aux panneaux de plancher en CLT situés en dessous. Comme les charges de gravité s'accumulent vers le bas de la structure, la hauteur totale du bâtiment est souvent limitée par la résistance à la compression perpendiculaire au grain des panneaux de plancher en CLT au niveau le plus bas. Cependant, cette méthode de construction incorpore généralement un grand nombre de murs, qui peuvent également contribuer à la résistance aux charges sismiques, offrant ainsi un degré élevé de redondance.
Figure 1 : Mur CLT avec ossature de plate-forme
Type de ballon :
Référence : Manuel CLT-Canada:2019
Dans les structures CLT de type ballon, les murs CLT s'étendent de manière continue sur toute la hauteur du bâtiment, avec des panneaux de plancher fixés (ou suspendus) à chaque étage. Dans cette configuration, le système de résistance aux charges latérales (LLRS) se compose généralement d'un nombre réduit de murs dans le plan d'étage.
Figure 2 : Mur CLT avec ossature à ballonnets
Excentricités des murs CLT
Il est rare que les murs soient soumis à une charge axiale parfaitement centrée, car un moment résulte généralement de l'excentricité des charges axiales appliquées, de la charge hors plan, ou des deux combinées. Ce moment entraîne une déviation hors plan, ∆. Par conséquent, la charge axiale appliquée agit sur cette forme fléchie, générant un moment supplémentaire dû à l'effet P∆. Les sources de flexion hors du plan peuvent inclure des charges axiales appliquées de manière excentrique (en raison de la perte de section due à l'incendie, d'une disposition non symétrique ou d'autres facteurs) et des forces de vent hors du plan.
Traiter les excentricités des murs CLT à l'aide de la boîte à outils CLT
Le calculateur de mur CLT Toolbox est un outil sophistiqué doté d'un large éventail de capacités. L'une de ses principales fonctions consiste à déterminer les excentricités d'un mur en CLT à l'aide de quatre méthodes : la méthode CSA 086:19, la méthode USA CLT Handbook, la saisie manuelle et la méthode Eurocode 23 révisée. Chaque approche commence par le calcul de l'excentricité de premier ordre, suivi du calcul de l'excentricité de second ordre, qui est effectué selon les quatre méthodes. L'outil calcule finalement l'excentricité totale, qui est ensuite utilisée dans l'analyse du mur.
Excentricité de premier ordre
Dans l'analyse des murs, il est essentiel de prendre en compte diverses sources d'excentricité de premier ordre, notamment l'excentricité des charges axiales appliquées par le haut (ep), l'excentricité due aux charges axiales des ballons (eb), l'excentricité causée par les déplacements de l'axe neutre, les charges hors plan et les imperfections géométriques initiales du mur.
Figure 3 : Répartition des charges sur un mur en CLT
1. Décalage de l'axe neutre, eo
Dans les conditions ambiantes, où les éléments CLT ont généralement une composition symétrique (équilibrée), l'axe neutre reste au centre géométrique. Toutefois, si la composition est asymétrique, l'axe neutre s'éloigne du centre géométrique. Dans le cas d'un incendie, la carbonisation réduit progressivement la section transversale, créant une structure asymétrique (déséquilibrée). En conséquence, l'axe neutre se déplace vers le côté opposé à l'exposition au feu.
Où :
tp = Epaisseur de la paroi
yc= emplacement de l'axe neutre
Figure 4 : Élément de mur en CLT soumis à une flexion et à une compression axiale combinées
La distance entre la charge axiale et l'axe neutre (qui régit l'excentricité) peut être déterminée comme suit :
Où :
eo= décalage de l'axe neutre
ep = excentricité de la chargeréelle à partir de la charge axiale ci-dessus
La distance entre la charge axiale du ballon et l'axe neutre (excentricité directrice) peut être calculée comme suit :
Où :
eo= décalage de l'axe neutre
eb= excentricité réelle de la charge du ballon axial
2. déflexion due à la charge de vent hors du plan
La flèche (Δ) d'un panneau de plancher CLT de longueur l, soumis à une charge uniformément répartie w, peut être déterminée à l'aide de différentes méthodes analytiques.
Si la méthode analytique est la méthode de l'analogie du cisaillement :
Si la méthode d'analyse est Gamma ou Gamma étendu :
Si la méthode d'analyse est Timoshenko :
Où EI est la rigidité en flexion basée sur la méthode spécifique.
3.1 Imperfections géométriques initiales du mur
Les imperfections initiales sont des considérations cruciales dans la conception des murs. Dans l'analyse structurelle, les imperfections désignent les écarts et les incohérences résultant de facteurs tels que les tolérances de fabrication, la variabilité des matériaux et les imprécisions de construction. Ces imperfections font que les structures réelles s'écartent d'un état "idéal" ou théoriquement parfait, ce qui peut influencer leurs performances sous les charges appliquées.
Selon la norme CSA 086;19
Manuel CLT-Canada:2019, section 3.10.4
les imperfections initiales du mur à mi-hauteur du panneau, généralement prises comme suit L/500 + h/6, où L est la hauteur du panneau et h la profondeur initiale du panneau, en mm.
Selon le manuel du CLT des États-Unis
Le CLT Toolbox CLT Wall Calculator permet aux utilisateurs de saisir manuellement les imperfections initiales des murs, car le manuel ne fournit pas de formule de calcul.
Selon l'Eurocode 23 révisé
Référence : prEN 1995-1-1:2023, section 7.3.1
L'imperfection équivalente de l'arc (e) doit, au minimum, être considérée comme suit :
Où l est la hauteur du mur.
Excentricité de second ordre
Les effets de second ordre, également appelés effets P-delta, se produisent lorsqu'une force axiale excentrique (telle que le poids propre ou une charge appliquée), combinée à des charges axiales et horizontales, génère un moment de flexion et un déplacement supplémentaire. Dans un assemblage de murs en CLT, ces effets (effets P-Δ) peuvent également se développer en raison de la carbonisation de la surface exposée au feu, ce qui réduit la section transversale et a un impact sur la stabilité structurelle du mur.
Selon la norme CSA 086;19
Manuel CLT-Canada:2019, section 3.10.4
La formule suivante permet de calculer l'excentricité de second ordre :
A) pour l'encadrement des ballons
Où :
Δf = Déformation due à la charge hors plan (flexion), en mm
e1 = Excentricité de la charge axiale, en mm
e2 = Excentricité de la charge axiale du ballon, en mm
Δ₀ = Imperfections initiales du mur à mi-hauteur du panneau, typiquement prises comme L/500 + h/6, où :
L = Hauteur du panneau, en mm
h = Profondeur initiale du panneau, en mm
B) pour l'encadrement des plates-formes
Selon le manuel du CLT des États-Unis
CLT Handbook-USA:2013, Chapitre-8, Section 4.1.9
La formule suivante permet de calculer l'excentricité de second ordre :
A) pour l'encadrement des ballons
Où :
e1 = Excentricité de la charge axiale, en mm
e2 = Excentricité de la charge axiale du ballon, en mm
Δ₀ = Imperfections initiales du mur, selon les données de l'utilisateur
Excentricité totale :
Où :
e1 = Excentricité de la charge axiale, en mm
e2 = Excentricité de la charge axiale du ballon, en mm
Δ₀ = Imperfections initiales de la paroi selon les données de l'utilisateur
Δw= Déformation due à la charge hors plan (flexion), en mm
B) pour l'encadrement des plates-formes
Excentricité totale :
Selon l'Eurocode 23 révisé
Référence : prEN 1995-1-1:2023, section 7.4.2
Pour un élément soumis à une imperfection d'arc équivalente ez ou ey avec une force de compression constante 𝑁Ed et d'un moment de flexion uniaxial appliqué autour de l'axe y ou z, le moment non linéaire de conception 
autour de l'axe respectif peut être déterminée comme suit :
Avec :
Où :
αc, y/zest le facteur d'amplification pour les forces normales critiques ;
δy/zest le coefficient de Dischinger tenant compte de la distribution respective deMy, Ed ou Mz,Ed;
Ny/z est la force critique pour le flambement en flexion autour de l'axe respectif.
E0, d est le module d'élasticité de conception parallèle au grain ;
I y/z est le second moment d'inertie autour de l'axe y ou z, respectivement ;
ly/z, ef est la longueur comprimée effective.
En outre, dans le calculateur de murs CLTTOOLBOX, les calculs de moment sont effectués séparément pour chaque méthode, en tenant compte de l'excentricité respective.
Figure 5 : Considérations sur l'excentricité d'un mur CLT de type plate-forme
Figure 6 : Considérations sur l'excentricité d'un mur CLT de type ballon
