Ce projet porte sur la problématique de l’influence de l’humidité sur la performance
des attaches boulonnées des charpentes en bois. Afin d’améliorer la justesse des règles de
calcul des charpentes en bois présentées dans la norme canadienne CSA-O86, nous
vérifions, dans cette étude, la pertinence du coefficient de service (KSF) appliqué aux
attaches dans des teneurs en humidité (TH) variables. Pour ce faire, nous utilisons cinq
types d’attaches assemblées de bois sec (TH ≈ 12%) et humide (TH ≥ 19%) et testées en
trois conditions d’humidité (TH ≈ 8%; TH ≈ 12%; TH ≥ 19%). Toutes les attaches sont
constituées d’une membrure de pin gris (Pinus banksiana) de 89 mm d’épaisseur et de
plaques de jonctions en acier de 6,4 mm d’épaisseur, le tout assemblé de boulons de 12,7
mm de diamètre de grade 2 et, dans certains cas, de grade 5. Les attaches sont à un, deux et
six boulons; pour ce dernier, on fait varier l’espacement entre les rangées et entre les
boulons. Chaque série inclut six éprouvettes, avec un joint à chacune des deux extrémités,
pour un total de 198 tests de traction parallèle au fil du bois en double cisaillement. Les
paramètres suivants sont déterminés pour chaque test : la limite de proportionnalité, le seuil
de plasticité, la charge maximale, la rigidité, la ductilité et le mode de rupture.
Les résultats de cette étude révèlent que c’est l’humidité du bois lors du test et non pas
lors du montage qui est plus importante pour la performance des attaches. La rigidité
augmente en proportion de la diminution de l’humidité en dessous du point de saturation
des fibres, qui est accompagnée par une transition du mode de rupture de ductile à fragile.
Les attaches assemblées et testées humides (TH > 19%) sont les plus faibles, mais les plus
ductiles. Le séchage du bois a un plus grand effet sur les attaches avec un espacement plus
petit entre connecteurs : en plus de la rupture fragile, leur résistance est réduite 15% en
condition très sèche (TH ≈ 8%). La diminution de la résistance d’attaches en conditions très
sèches est observée; néanmoins, pour les modes de rupture fragiles, le coefficient de service
(KSF) est jugé trop conservateur. Des propositions sont faites et justifiées pour le
remplacement du KSF par le coefficient de service en cisaillement et en traction
longitudinale (KSv et KSt) dans les cas de rupture fragile, comme il est couramment
recommandé dans la norme américaine National Design Specification. / This research is focused on the effect of moisture on the performance of bolted connections in timber structures. To improve the accuracy of the engineering design of timber structures based on the Canadian standard CSA-O86, we studied the relevance of the service factor (KSF) as applied to the lateral resistance of fastenings in different moisture conditions (MC). To reach this goal, we used five connection configurations assembled with seasoned (MC ≈ 12%) and unseasoned (MC ≥ 19%) timber and tested at various moisture conditions: wet (MC ≥ 19%), dry (MC ≈ 12%) and very dry (MC ≈ 8%). All connections were 89-mm thick jack pine (Pinus banksiana) sawn lumber and 6.4-mm thick steel side plates assembled with 12.7-mm diameter bolts of grade 2 and, in some cases, of grade 5. The joints included one, two or six bolts; in the latter, the fasteners were installed in two rows with various spacing between the rows and between the bolts in a row. Each series consisted of six specimens, with a joint at both ends, with a total of 198 tests in tension parallel to grain of wood in double shear. The following parameters were determined from each test: proportional limit, yield point, maximum load, stiffness, ductility and failure mode.
Results of the study revealed that it was moisture content at test and not at the time of assembly that influenced the performance of the tested connections the most. The stiffness increased in direct proportion with the decrease of moisture content below the fibre saturation point, which was accompanied with a transition from ductile to brittle failure. Connections assembled and tested unseasoned (MC > 19%) were the weakest but the most ductile. Seasoning had the highest effect on the connections with the minimum spacing of fasteners within and between the rows: not only were they the most brittle, their load capacity was reduced 15% in very dry conditions (MC ≈ 8%). The reduction of load capacity of connections in very dry conditions was observed; yet for brittle failure modes, the service factor KSF was found to be overly conservative. Proposals are put forward and justified to replace the KSF by service condition factors in longitudinal shear and tension (KSv and KSt) in case of brittle failure modes, which is the current recommended practice in the US National Design Specification.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QQLA.2009/26363 |
| Date | 07 1900 |
| Creators | Legras, Baptiste |
| Contributors | Salenikovich, Alexander, Mohammad, Mohammad |
| Publisher | Université Laval |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Rights | © Baptiste Legras, 2009 |
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