Évaluation du comportement en vibration et optimisation de la conception des planchers composite en bois lamellé collé croisé-béton

Abstract

Ce projet de recherche vise l’évaluation du comportement en vibration et l’optimisation de la conception des planchers composite en bois lamellé collé croisé-béton. La connexion est réalisée par entaille dans le CLT renforcée par deux vis. Cette connexion n’est pas sous avis technique. Néanmoins, elle reste donc accessible économiquement, ne nécessite qu’un usinage simple et limite l’intervention sur site. Elle vise à réaliser des planchers de grandes portées nécessaires, particulièrement au Québec et en France, pour la réalisation de bâtiments multiétages en bois dont le marché est en plein développement et en demande de solutions planchers peu ou pas carbonées, de hauteur statique réduite satisfaisant aux contraintes normatives dont la plus exigeante est la vibration. D’abord, le comportement d’un connecteur composite individuel a été étudié. Le connecteur à l’entaille renforcée par vis a été testé en cisaillement statique. Un modèle par des éléments finis a été proposé permettant de décrire la rigidité statique et la résistance en cisaillement du connecteur de différente configuration. Ensuite, trois poutres en bois lamellé collé croisé-béton de longue portée (9 mètres) avec différentes densités de connecteurs, ont été soumises à des essais de vibration et de flexion statique. Des expressions analytiques, dont une est proposée par la norme Eurocode 5, ainsi qu’un modèle simplifié par éléments finis ont donné de bonnes estimations des fréquences naturelles mesurées. Pourtant, une calibration des modules des panneaux en bois lamellé collé croisé due à l’impact des entailles a été nécessaire. Enfin, une optimisation multi-objectif des planchers en bois lamellé collé croisé-béton a été effectuée. Elle a pris comme objectifs à minimiser le poids, la hauteur statique du plancher et le coût total en restant soumis aux contraintes de l’état limite de service (flèche et vibration) et de l’état limite ultime (flexion et cisaillement). Un front de Pareto des solutions optimisées a été obtenu. La configuration testée est une solution d’ingénierie conventionnelle qui ne figure pas sur ce front de Pareto. L’outil d’optimisation se révèle donc potentiellement pertinent susceptible d’aider les ingénieurs à définir leurs conceptions.