19-58072 - Phase II - Exemple de conception d’un bâtiment prototype de 12 étages comportant des murs en panneaux lamellés-croisés travaillant en cisaillement (19-58072)

1.1 Introduction

Le Centre canadien de matériaux de construction du Conseil national de recherches du Canada a été désigné pour produire un Guide technique pour l’évaluation du système de résistance aux forces sismiques (SFRS) du bois d’œuvre dans les grands bâtiments en bois d’œuvre massif et pour présenter comme projet de démonstration un exemple de conception d’un bâtiment prototype de 12 étages comportant des murs en panneaux lamellés-croisés travaillant en cisaillement.

1.2 Contexte

La communauté internationale des ingénieurs explore les options de la construction en bois de grande hauteur depuis le début des années 2000. Il est important de souligner que la plupart de ces projets de construction en bois de grande hauteur ne se retrouvent pas dans des zones à risque sismique élevé; et de ceux qui le sont, la plupart utilisent un système de résistance aux forces sismiques ne contenant pas de bois. Lorsque les projets utilisent des matériaux et systèmes structuraux variés, la conception des détails à la jonction des différents matériaux est reconnue comme un effort et un défi considérables. Par conséquent, des efforts doivent être déployés pour progresser vers des systèmes de résistance aux forces sismiques complètement en bois.

1.3 Enjeux techniques

Actuellement, seuls les murs à panneaux de bois travaillant en cisaillement à ossature légère et les ossatures contreventées ou résistant aux moments sont indiqués comme solutions acceptables dans le CNB 2015, la hauteur de ces SFRS dans les zones à risque sismique élevé étant limité à 20 m (6 étages). Il n’y a pas de solution acceptable pour l’utilisation des SFRS en bois d’œuvre dans les bâtiments de plus de 20 m de hauteur situés dans les zones à risque sismique élevé. Les projets de bâtiments en bois de grande hauteur au Canada suivent la méthode des « solutions de rechange », des données d’essai et des analyses à l’appui venant démontrer une performance équivalente ou supérieure à celle du bâtiment traditionnel répondant aux exigences des codes locaux. Ces projets sont approuvés au cas par cas par l’autorité compétente selon la conception présentée par l’ingénieur de structures. Les projets de grands bâtiments en bois sont confrontés à des difficultés et des problèmes de conception des structures de plus en plus grands, et continueront de l’être, selon la connaissance qu’a le concepteur et l’autorité compétente de la construction en bois de grande hauteur. De plus, aucune méthode ni aucun critère de performance uniforme permettant d’analyser et d’évaluer les SFRS en bois d’œuvre dans les grands bâtiments en bois d’œuvre massif ne peut être cité par un concepteur ou une autorité compétente dans le cadre de leurs responsabilités de diligence raisonnable pour conformité au CNB.

1.4 Portée des travaux

Un guide technique a été élaboré à la phase I du projet, et un exemple de conception d’un bâtiment prototype de 12 étages comportant des murs en panneaux lamellés-croisés travaillant en cisaillement sera élaboré dans cette phase II du projet afin d’illustrer et de valider la méthode présentée dans le guide technique du CCMC. Puisqu’à l’heure actuelle, il n’y a pas de dispositions (RdRo) relatives aux murs en panneaux lamellés-croisés travaillant en cisaillement dans la partie 4 du Code national du bâtiment (CNB), que l’on dispose de peu d’information sur les assemblages mis à l’essai et qu’il n’y a pas de méthode de conception conforme à la norme CSA O86 pour les grands murs à claire-voie en panneaux lamellés-croisés travaillant en cisaillement, la conception des murs à claire-voie en panneaux lamellés-croisés travaillant en cisaillement sera abordée dans un exemple élaboré et détaillé. Cet exemple de conception à 12 étages permettra également d’illustrer l’utilisation du guide technique de la phase I pour établir la valeur de RdRo en fonction d’éléments qui ont été mis à l’essai et qui peuvent être utilisés dans la pratique.

L’exemple de conception doit tenir compte des effets du risque sismique (Vancouver et Montréal) et des charges dues à la pesanteur (murs devant résister à des charges dues à la pesanteur légères et lourdes), ainsi que d’autres paramètres considérés comme ayant une incidence considérable sur la performance sismique du système choisi. La conception doit clairement définir les éléments dissipatifs d’énergie et/ou les mécanismes qui dissipent l’énergie. Le choix et la pondération des secousses sismiques doivent être faits conformément à la méthode spécifiée dans le guide technique du CCMC. La détermination des facteurs RdRo doit être clairement expliquée dans l’exemple de conception, et une analyse non linéaire des antécédents doit être menée afin de démontrer la performance acceptable conformément au guide technique du CCMC.