Lignatec 31/2019

Les informations techniques bois de Lignum

Lignatec Maintenance des structures porteuses en bois

SIA Empa HESB Lignum

2 Maintenance des structures porteuses en bois

Cette publication a été soutenue et élaborée par les partenaires suivants:

Partenaires du projet SIA, Société suisse des ingénieurs et des architectes Empa, Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology Laboratoire d’ingénierie des structures Robert Widmann et Dr. René Steiger

Tables des matières Page 4 1 1.1 1.2 1.3 1.3.1 1.3.2 1.3.3 1.4 1.5

1.5.1 1.5.2 1.5.3

Bases et principes [1] Vue d’ensemble Responsabilité du maître de l’ouvrage et bases juridiques Normes de maintenance de la SIA Conservation des ouvrages – Norme SIA 469 Maintenance des structures porteuses – Norme SIA 269 Champ de validité des normes: limite entre les normes SIA 260 et SIA 269 Utilisation et exigences Valeur de maintenance, objectifs de maintenance, proportionnalité des interventions de maintenance Valeur de maintenance Ouvrages protégés par les monuments historiques Proportionnalité des interventions de maintenance

Haute école spécialisée bernoise HESB Institut de la Construction bois, des structures et de lʼarchitecture Dr. Bettina Franke, Andreas Müller, Dr. Steffen Franke et Florian Scharmacher

8 2 Surveillance et entretien [3] 2.1 Surveillance 2.1.1 Observation 2.1.2 Inspection 2.1.3 Contrôle par mesures (monitoring) 2.1.4 Contrôle du fonctionnement 2.2 Maintenance

Partenaires industriels

9 3 Examen 3.1 Bases 3.1.1 Généralités 3.1.2 Documents de construction 3.1.3 Actualisation 3.2 Relevé de l’état 3.2.1 Niveau de connaissance de la structure 3.2.2 Méthodes pour le relevé de l’état 3.2.3 Matériaux 3.2.3.1 Bois massif 3.2.3.2 Bois lamellé collé 3.2.3.3 Dérivés du bois 3.2.3.4 Formaldéhyde et moyens de préservation organochlorés 3.2.4 Durabilité, dommages dus aux champignons et aux insectes 3.2.5 Etat de la structure 3.2.6 Etat des éléments de construction 3.2.7 Etat des assemblages 3.3 Analyse structurale et vérifications 3.3.1 Vérification de la sécurité structurale – Vérification déterministe 3.3.1.1 Facteur de résistance γM 3.3.1.2 Influence de la durée d’application de l’action ηt 3.3.1.3 Influence de l’humidité ηw 3.3.1.4 Facteur ηmod pour les panneaux à base de bois 3.3.2 Vérification de la sécurité structurale – Vérification probabiliste 3.3.3 Vérification de l’aptitude au service 3.3.4 Dimensions des sections 3.3.5 Fissures et délamination 3.3.6 Stabilité des barres comprimées et des poutres fléchies 3.3.7 Stabilisation spatiale et contreventement 3.3.8 Assemblages 3.3.8.1 Réduction de la résistance ultime 3.3.8.2 Assemblages de charpentier 3.3.8.3 Assemblages par broches 3.3.8.4 Assemblages chevillés 3.4 Evaluation de l’état [5] 3.4.1 Analyse quantitative 3.4.2 Analyse empirique

Flumroc AG

Soutien financier Office fédéral de l’environnement OFEV, Plan d’action bois Propriétaires de forêts bernois PFB

Auteurs Christoph Fuhrmann, dipl. Ing. HTL, Unterseen Dr. Silvio Pizio, dipl. Ing. ETH, Wolfhalden

3 Maintenance des structures porteuses en bois

3.4.3 3.4.4 3.5

Mesures urgentes de sécurité Prévision sur l’évolution de l’état Recommandation d’intervention [5]

30 4 Etude d’intervention 4.1 Introduction 4.2 Concept d’intervention 4.3 Projet d’intervention 4.4 Etude d’intervention pour des bâtiments monuments historiques 4.4.1 Introduction 4.4.2 Répartition des rôles dans la conservation du patrimoine bâti en Suisse 4.4.3 Tâches et principes importants de la conservation du patrimoine culturel bâti 4.4.4 Concepts de remise en état des monuments historiques 4.4.5 Principes guidant la conception et l’exécution des mesures

de rénovation des monuments historiques 4.5 Sécurité incendie des ouvrages existants 4.5.1 Prescriptions 4.5.2 Mesures 4.5.3 Protection incendie dans les monuments historiques 4.6 Confortement parasismique des constructions existantes 4.6.1 Sécurité sismique des ouvrages existants 4.6.2 Norme SIA 269/8 ’Maintenance des structures porteuses – Séisme’ 4.6.3 Mesures de confortement sismique 4.6.4 Mesures de confortement parasismique des monuments historiques 4.7 Mesures de préservation du bois pour les ouvrages existants 4.7.1 Introduction 4.7.2 Mesures et processus 4.8 Mesures de protection contre le bruit dans les ouvrages existants 4.8.1 Introduction 4.8.2 Protection contre le bruit dans les ouvrages existants 4.9 Protection thermique et contre l’humidité dans les bâtiments existants 4.9.1 Introduction 4.9.2 Prescriptions 4.9.3 Protection thermique et contre l’humidité dans la construction en bois

39 5 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.5.1 5.5.1.1 5.5.1.2 5.5.2 5.5.2.1 5.5.2.2 5.5.2.3

5.5.2.4 5.5.2.5

5.5.2.6 5.5.3 5.6

Interventions de maintenance portant sur la construction Introduction Remise en état et rénovation Modification Interventions de maintenance liées à la construction dans les structures en bois Exemple d’interventions de réparation et de renforcement Réparation d’éléments de structures et d’assemblages Assainissement de fissures Réparation locale/reconstruction de poutres Renforcement d’éléments de construction et d’assemblages Renforcement de porteurs en flexion Renforcement solivage Renforts pour la reprise de sollicitations en contrainte de traction perpendiculaire au fil Renforts d’assemblages par boulons de charpente dans les fermes de toiture Renforts des liaisons d’arbalétrier et de jambes de force avec des embrèvements et des liaisons à mi-bois Renforts d’assemblages par broches avec des vis entièrement filetées Renforcement avec constructions supplémentaires Vue d’ensemble des mesures de renforcement pour les structures porteuses en bois [95]

52

6

Normes et littérature

55

7

Adresses et partenaires

56 8

Impressum

4 Maintenance des structures porteuses en bois

1

Bases et principes [1]

1.1 Vue d’ensemble Les objectifs généraux de la maintenance des structures porteuses sont les suivants: • assurer une sécurité suffisante de l’ouvrage (sécurité structurale et d’exploitation), • garantir l’aptitude au service et la pérennité de l’ouvrage, • conserver la valeur culturelle et économique de l’ouvrage en considérant les coûts d’entretien et de maintenance, • remplir les exigences légales de responsabilité du maître de l’ouvrage.

L’ampleur et la nature des activités de maintenance doivent être en règle générale adaptées à l’importance et à la complexité de l’ouvrage ainsi qu’aux situations de risque. Elles doivent être proportionnées.

Le maître d’ouvrage veille à assurer l’aptitude au service, une sécurité suffisante et la conservation de l’ouvrage en premier lieu par l’entretien et par des mesures de maintenance liées à l’exploitation sous forme de surveillance (observation, inspection, mesures de contrôle).

Conservation Figure 1 Schéma des phases de la maintenance [1].

Interventions de maintenance liées à l’exploitation Surveillance Entretien • Observation • Inspection • Contrôle par mesures (monitoring)

Examen • Relevé de l’état • Evaluation de l’état • Recommandation d’intervention

Mesures urgentes de sécurité

Mesures de sécurité supplémentaires

Etude d’intervention • Concept d’intervention • Projet d’intervention

Interventions de maintenance liées à la construction Remise en état Modification Remplacement • Adaptation • Transformation • Agrandissement

On ordonnera un examen lorsqu’il existe un doute sur la capacité de l’ouvrage à satisfaire aux exigences, par exemple lorsque dans le cadre de la surveillance, des défauts ou des dégâts ont été mis en évidence, lorsqu’un événement exceptionnel s’est produit, lorsqu’une modification de l’affectation ou de l’ouvrage est prévue, etc. Le résultat de l’examen comprend l’évaluation de l’état, une recommandation quant aux mesures à prendre et le cas échéant, une recommandation pour des mesures urgentes de sécurité ou des mesures de sécurité supplémentaires.

Les interventions de maintenance liées à la construction seront déterminées dans le cadre de la planification des mesures. On distingue alors entre remise en état, modification et remplacement.

Si des mesures sont nécessaires afin d’assurer l’utilisation envisagée sur la durée prévue, il faut viser une mise en œuvre efficace des moyens par une évaluation de la proportionnalité de ces mesures de maintenance. Pour ce faire, il faut élaborer les bases suivantes avec le maître de l’ouvrage, le cas échéant en consultant les autorités: • clarifier les conditions cadres juridiques; • déterminer la valeur de maintenance (valeur de conservation) de l’ouvrage; • formuler les buts de la maintenance; • fixer les exigences de sécurité structurale et d’aptitude au service; • définir les critères d’évaluation de la proportionnalité des opérations de maintenance.

Lors d’une remise en état, la sécurité et l’aptitude au service de la structure sont à nouveau assurées pour une durée déterminée. La remise en état ne vise cependant pas un changement d’utilisation ou de la valeur d’origine de l’ouvrage.

La modification a pour but, en revanche, grâce à des ajustements, d’adapter l’ouvrage aux nouvelles exigences du maître d’ouvrage.

La valeur de l’ouvrage d’origine est modifiée et il s’agit là d’un investissement. Les modifications sont soumises aux procédures d’approbation des autorités et à leurs décisions.

5 Maintenance des structures porteuses en bois

1.2 Responsabilité du maître de l’ouvrage et bases juridiques En Suisse, le Code civil à l’art. 679 ’Responsabilité du propriétaire’ et le Code des obligations à l’art.

58 ’Responsabilité pour des bâtiments et autres ouvrages’ rendent le propriétaire responsable de l’entretien de son ouvrage. Aucun danger inacceptable pour les personnes, les biens ou l’environnement ne doit résulter d’un ouvrage. Le propriétaire a par conséquent le devoir de surveiller son ouvrage et de le maintenir en état. Il fait face à cette responsabilité lorsqu’il surveille (ou fait surveiller) systématiquement son ouvrage, et ordonne et exécute les mesures de maintenance nécessaires.

La société suisse des ingénieurs et des architectes SIA fixe dans sa collection de normes l’état de la technique, reconnu dans la pratique de la construction, et auquel il est fait référence en règle générale en cas de litige. Dès que des contrats, des lois ou des ordonnances font mention des normes SIA, ce qui est le cas de beaucoup d’ordonnances portant sur la construction, elles ont alors force de loi.

Le droit de la construction en Suisse est régi au niveau cantonal et communal. La législation cantonale aborde avant tout le droit public de la construction et traite de manière distincte les conditions de construction, l’aménagement et la répartition des bâtiments ainsi que les exigences posées à la construction, l’exploitation et l’entretien. Dans le même temps, certains cantons ont adhéré à un concordat intercantonal (Accord intercantonal sur l’harmonisation de la terminologie dans le domaine de la construction AIHC) qui harmonise au moins les termes et modes de mesure dans

leur droit en matière de construction et d’aménagement du territoire. Les prescriptions de protection incendie sont également en vigueur sur la base d’un concordat intercantonal (Accord intercantonal sur l’élimination des entraves techniques au commerce AIETC), la législation cantonale pouvant cependant spécifier son application, par exemple dans le cadre de la protection du patrimoine et des monuments.

Selon la norme de protection incendie NPI 1-15 [2], les ouvrages et les installations existantes seront rendus conformes aux prescriptions de protection incendie suivant un principe de proportionnalité, en cas de transformation, d’agrandissement ou de changement d’affectation importants de la construction ou de l’exploitation, ou lorsque le danger est particulièrement important pour les personnes. La norme de protection incendie fixe de plus un devoir d’entretien. Les propriétaires et les exploitants des bâtiments et autres ouvrages doivent ainsi entretenir les équipements de protection incendie ainsi que les installations techniques conformément aux prescriptions, et garantir leur fonctionnement en tout temps.

Les cantons ne sont pas les seuls à présenter des législations de construction spécifiques, puisque les règlements communaux ne sont pas homogènes. Ils doivent être obtenus auprès de l’administration de chaque lieu.

Une clarification précoce des conditions cadre législatives est donc indispensable afin d’effectuer un examen réaliste et de planifier les mesures nécessaires de manière efficace.

1.3 Normes de maintenance de la SIA Conservation des ouvrages – Norme SIA 469 La norme SIA 469 ’Conservation des ouvrages ’ [3] répertorie de manière systématique les mesures et les activités relatives à la conservation des ouvrages, fixe les procédures standards et définit les termes correspondants. Elle a pour but une conservation des ouvrages répondant aux règles de l’art et aux principes de l’économie en tenant compte de leur valeur culturelle. Cela permet au propriétaire d’attribuer des mandats bien définis à des professionnels, que ces derniers soient employés par lui ou indépendants. La norme SIA 469 combine les besoins des architectes ainsi des professionnels de la construction ou de l’ingénierie et traite de la conservation au niveau de l’ouvrage. Celui-ci comprend la structure porteuse, l’enveloppe, l’aménagement intérieur et les installations techniques (par ex. technique du bâtiment).

1.3.1

Maintenance des structures porteuses – Norme SIA 269 La norme SIA 269 ’Bases pour la maintenance des structures porteuses’ [5] s’applique en particulier pour la maintenance des structures porteuses. Elle s’appuie sur la norme SIA 469 et complète la norme SIA 260 ’Bases pour l’élaboration des projets de structures porteuses’ [4] dans le domaine de la maintenance des structures. La maintenance d’une structure porteuse existante pour sa durée d’utilisation restante selon la norme SIA 269 vise les objectifs suivants, qui complètent ou précisent la norme SIA 469: • répondre aux exigences d’utilisation, • satisfaire aux prescriptions légales, • garantir la sécurité structurale et l’aptitude au service, • conserver la valeur de maintenance, • exploiter le potentiel de l’ouvrage.

1.3.2

6 Maintenance des structures porteuses en bois

L’application de la norme SIA 269 présuppose une connaissance détaillée des normes SIA 260 et 469.

La norme SIA 269 est la norme de référence traitant de la maintenance des structures porteuses. Pour les actions et les différents modes de construction, elle est complétée par les normes suivantes: • Norme SIA 269/1 ‹Maintenance des structures porteuses – Actions› [6] • Norme SIA 269/2 ‹Maintenance des structures porteuses – Structures en béton› [7] • Norme SIA 269/3 ‹Maintenance des structures porteuses – Structures en acier› [8] • Norme SIA 269/4 ‹Maintenance des structures porteuses – Structures mixtes acier-béton› [9] • Norme SIA 269/5 ‹Maintenance des structures porteuses – Structures en bois› [10] • Norme SIA 269/6 ‹Maintenance des structures porteuses – Structures en maçonnerie› [11,12] • Norme SIA 269/7 ‹Maintenance des structures porteuses – Géotechnique› [13] • Norme SIA 269/8 ‹Maintenance des structures porteuses – Séisme› [14] Les normes SIA 269/1 à 269/8 complètent dans le domaine de la maintenance des structures porteuses existantes les normes SIA 261 à 267. La norme SIA 269/5 ’Maintenance des structures porteuses – Structures en bois’ règle par conséquent les aspects de la maintenance des structures porteuses dans le domaine de la construction en bois, qui ne sont pas couverts par les normes SIA 265 [15] et SIA 265/1 [16]. Elle s’applique ainsi à la maintenance des structures en bois (bois massif, bois rond, produits assimilables au bois massif, bois lamellé collé et produits à base de bois) en tant que composants d’ouvrages existants et contient

des règles unifiées pour des mesures éprouvées d’ordre général. Des produits spécifiques à un fournisseur et des systèmes ainsi que différentes autres mesures ne sont pas traités, mais les bases de la norme SIA 269/5 seront dans ce cas prises en compte par analogie.

Champ de validité des normes: limite entre les normes SIA 260 et SIA 269 Les normes SIA 260 à 267 s’appliquent à la conception et au dimensionnement de structures à construire, la norme 269 ne pouvant être utilisée dans ces cas.

Une structure porteuse existante est, selon la définition de la norme SIA 269, une structure porteuse d’un ouvrage exécuté et réceptionné. Il est donc important que l’ouvrage ait été réceptionné par son propriétaire, car c’est seulement ensuite que la structure est considérée comme une structure existante au sens de la norme. Dans ce cadre, une mise en service vaut comme réception tacite. Lorsque des défauts éventuels affectent la nouvelle construction, celle-ci ne peut donc pas être simplement traitée en tant que construction existante en s’appuyant sur la norme SIA 269.

Lors de modifications, les nouveaux éléments de structure seront en règle générale traités conformément aux normes SIA 260 à 267 et les éléments existants selon la norme SIA 269 ainsi que les normes SIA 269/1 à 269/8. On peut déroger à cette règle en rapport avec la détermination des actions variables, si d’autres délimitations sont indiquées sur la base de considérations spécifiques. Les exigences de sécurité sont dans l’ensemble les mêmes qu’il s’agisse de structures neuves ou existantes. La norme SIA 269 considère les risques spécifiques aux structures porteuses dans la vérification de la sécurité structurale.

1.3.3

1.4 Utilisation et exigences

L’utilisation (affectation) et sa durée constituent la base de l’examen ou de la planification des interventions de maintenance.

La sécurité structurale est considérée comme suffisante si le calcul montre que le niveau de sécurité structurale requis est respecté, ou si la possibilité d’une défaillance de la structure porteuse est maintenue sous contrôle par des mesures de sécurité supplémentaires ou des mesures urgentes de sécurité.

La norme SIA 269 indique les conditions pour une vérification de la sécurité structurale déterministe et probabiliste et fixe les exigences requises par la théorie de la fiabilité en matière de sécurité structurale.

L’aptitude au service est en général vérifiée sur la base des résultats du relevé de l’état si l’utilisation de la structure porteuse n’a pas changé. L’expérience des utilisateurs devrait y être intégrée. Si l’utilisation a changé, l’aptitude au service sera vérifiée à l’aide du relevé de l’état ainsi qu’avec les actions et limites de service actualisées.

Dans certains domaines, les exigences ont été modifiées par la révision des prescriptions normatives.

Les dangers liés au séisme ont été ainsi très longtemps sous-estimés en Suisse. Les premières spécifications liées au séisme dans les normes de structures n’apparaissent ainsi qu’à partir de 1970 (Norme SIA 160:1970 [17]). Sur la base de nouvelles connaissances dans le domaine de l’ingénierie sismique, et dans la sismologie, les exigences ont été nettement augmentées dans la norme SIA 160:1989 [18] puis dans la norme SIA 261:2003 [19]. Environ 95 % des bâtiments en Suisse ont été cependant construits avant 2003. Les anciennes normes ne considèrent donc pas cette problématique, ou de manière insuffisante. Selon les exigences actuelles, une grande part des édifices existants présentent une sécurité sismique insuffisante.

7 Maintenance des structures porteuses en bois

1.5 Valeur de maintenance, objectifs de maintenance, proportionnalité des interventions de maintenance 1.5.1 Valeur de maintenance La valeur de maintenance d’un ouvrage se compose de la valeur matérielle et immatérielle (culturelle) d’un ouvrage et peut être évaluée, pour tout bâtiment non protégé par les monuments historiques, à l’aide du cahier technique 2017 ’Valeur de conservation des ouvrages’ [20]. Le cahier technique 2017 décrit un processus qui permet de déterminer d’une manière objective le potentiel actuel et futur d’un ouvrage, et fixe des critères d’appréciation et d’évaluation. La valeur matérielle d’un ouvrage sera ainsi évaluée sur la base des critères situation (lieu d’implantation), utilisation, composants originels de la construction, société, économie et environnement. La valeur immatérielle d’un ouvrage sera évaluée sur la base de critères tels que les différentes valeurs de l’implantation, historico-culturelle, formelle, technico-artisanale, socioculturelle et émotionnelle. Ce cahier technique permet de s’assurer d’une part qu’un témoin du passé digne de conservation ne soit modifié de manière irréversible ou ne disparaisse sans examen, et d’autre part qu’un ouvrage de peu de valeur puisse être démoli rendant ainsi possible une solution orientée vers l’avenir sur le plan de la construction, de la conception et de l’économie.

Ouvrages protégés par les monuments historiques Les ouvrages protégés par les monuments historiques sont des ouvrages qui, seuls ou en groupe, doivent être préservés ou conservés en raison, par exemple, de leur valeur particulière culturelle, historique ou esthétique.

Ces ouvrages font l’objet d’un inventaire et les règles formulées par les institutions responsables de la protection du patrimoine bâti doivent être respectées. Les principes pour la conservation du patrimoine culturel bâti en Suisse [21], de la commission fédérale des monuments historiques, s’appliquent pour de tels ouvrages.

Selon ce document, la priorité doit être accordée à la conservation intégrale de la substance historique des objets. Les objets du patrimoine doivent, dans toute la mesure du possible, être conservés dans l’état où ils nous ont été transmis. Toute intervention doit être la plus réversible possible, c’est-à-dire qu’elle doit pouvoir être annulée, sans que la substance matérielle de l’objet conserve une trace de l’intervention. Il importe d’éviter toute altération de la matière des objets et de privilégier les interventions sous forme d’adjonction. Les monuments historiques n’ont pas été érigés sur la base des normes actuelles, mais selon les règles artisanales et les méthodes de construction qui prévalaient à cette époque. Dans chaque cas particulier, il convient de procéder à une pesée des intérêts publics en jeu: l’intérêt de la conservation de l’intégrité et de l’authenticité de l’ouvrage, et l’intérêt d’une adaptation de ce dernier aux normes actuelles. Si le respect d’une norme implique des mesures portant une atteinte grave à la valeur patrimoniale de l’objet, il convient de renoncer à l’appli1.5.2

cation stricte de la norme et de prendre des mesures de compensation telles qu’adapter la destination de l’ouvrage, limiter son utilisation ou prendre des mesures organisationnelles de prévention. Un dialogue avec les instances concernées par la protection du patrimoine bâti dans la phase initiale du projet est alors indiqué.

Proportionnalité des interventions de maintenance Les interventions de maintenance doivent être bien entendu proportionnées. La proportionnalité en relation à la durée d’utilisation restante est en principe évaluée sur la base d’une confrontation entre le coût des interventions de maintenance (coûts directs et indirects pour satisfaire aux exigences, en particulier en ce qui concerne la sécurité structurale) et le bénéfice escompté (réduction du risque, gain en valeur de maintenance et au niveau de la fiabilité). Il convient dans ce cadre de prêter une attention particulière à la valeur culturelle de l’objet. Dans la pratique, la proportionnalité des interventions de maintenance est en général évaluée de manière empirique. Pour les interventions de maintenance destinées à la sécurité, la norme SIA 269 émet des directives pour le calcul de l’efficacité des mesures et définit le seuil à partir duquel une intervention de maintenance destinée à la sécurité est considérée comme proportionnée. La norme SIA 469 prescrit en outre que les interventions de maintenance relatives à la sécurité soient mises en œuvre si elles se révèlent proportionnées. Dans le cas contraire, il convient soit de réexaminer l’étude d’intervention, soit d’adapter la convention d’utilisation aux nouvelles conditions. La norme SIA 269/8 ’Maintenance des structures porteuses – Séisme’ remplace le cahier technique SIA 2018 ’Vérification de la sécurité parasismique des bâtiments existants’ [22] et règle la vérification de la sécurité parasismique des bâtiments existants ainsi que la sécurité qu’il faut viser lors d’améliorations en tenant compte de la proportionnalité. Si les coûts pour la mise à niveau nécessaire se révèlent disproportionnés, la SIA 269/8 permet d’accepter un niveau de sécurité inférieur. Dans ce cadre, les mesures partielles seront planifiées et mises en œuvre aussi loin qu’elles respectent la proportionnalité. Le niveau de sécurité ’proportionné’ à atteindre (facteur de conformité) est déterminé sur la base d’une méthode faisant appel à une analyse de risque. Pour ce faire la proportion­ nalité des mesures sismiques est évaluée sur la base de l’efficacité des interventions (SIA 269/8). L’efficacité des interventions est le rapport entre la réduction du risque, évaluée sur une base monétaire, des mesures de confortement sismique et le coût de ces mesures. Afin de réduire le risque personnel individuel, il convient d’atteindre au moins selon la norme un facteur de conformité minimal. Une règle d’exception s’applique pour les ouvrages avec un très faible risque pour les personnes.

(SIA 269/8).

1.5.3

8 Maintenance des structures porteuses en bois

2

Surveillance et entretien [3]

2.1 Surveillance L’objectif de la surveillance selon la norme SIA 469 est d’assurer l’aptitude au service, la sécurité structurale et d’exploitation, ainsi que la conservation de l’ouvrage. La surveillance doit permettre de détecter aussi tôt que possible un comportement imprévu de la structure porteuse ou l’apparition de mécanismes de détérioration et de situations de risque. Lors du constat de dommages, de défauts, d’un comportement inattendu de la structure porteuse ou d’une atteinte significative que ce soit à la résistance ultime ou à la sécurité d’exploitation, on ordonnera un examen. Le cas échéant, il faudra aussi mettre en œuvre des mesures urgentes de sécurité.

La surveillance comprend les points suivants: • les observations ciblées ainsi que les observations par des tiers, • les inspections périodiques (principales et intermédiaires) ainsi que les inspections spéciales, • les contrôles périodiques par mesures, • les contrôles réguliers de fonctionnement.

Les directives et les indications nécessaires à la surveillance ainsi que l’échéancier des inspections régulières figureront dans le programme de surveillance.

2.1.1 Observation L’observation est une tâche permanente qui a lieu normalement dans le cadre de l’entretien d’exploitation par le propriétaire ou par des personnes qui en sont chargées par lui (concierge, membres du service d’entretien, personnel de service). Elle porte aussi sur l’utilisation conforme de l’ouvrage et sur l’exploitation optimale des installations, et prend en compte également les avertissements donnés par des tiers.

2.1.2 Inspection Les inspections se répartissent entre inspections principales, intermédiaires et inspections spéciales. Elles consistent en examens simples, généralement visuels (relevé de l’état), ainsi que leur appréciation (évaluation de l’état). Dans ce cadre, les parties d’ouvrage qu’il n’est pas possible d’inspecter donneront lieu tout de même à une appréciation sur la base de l’expérience et de la situation (par exemple sous cette forme: situation probablement sans risque; situation

inquiétante). Les résultats de chaque inspection seront consignés dans un rapport d’inspection.

Les inspections intermédiaires sont intercalées entre les inspections principales et se limitent en principe à des parties d’ouvrage déterminées. Elles seront effectuées selon les besoins compte tenu des informations recueillies au cours de la surveillance.

Les inspections principales font nécessairement partie de l’activité de surveillance. Elles se font en général visuellement et à l’aide de moyens simples et s’étendent à l’ensemble de l’ouvrage. Elles ont lieu périodiquement en fonction de la nature de l’ouvrage, de son état et de la manière dont il est utilisé.

Les inspections spéciales ont lieu si l’ouvrage a subi des changements importants d’utilisation ou d’exploitation, ou s’il a été soumis à des sollicitations ou à des événements inhabituels.

2.1.3 Contrôle par mesures (monitoring) Les relevés de caractéristiques chiffrées fournissent des informations sur l’évolution de certains phénomènes et de certains dégâts. Les contrôles par mesures s’opèrent sur certaines parties de l’ouvrage ou de son entourage, ont lieu périodiquement, ainsi que chaque fois qu’il y en a besoin. Les résultats des contrôles par mesures seront consignés par écrit. S’agissant de la surveillance de l’évolution de dégâts, les caractéristiques chiffrées seront repérées par rapport à un seuil d’avertissement et un seuil d’alarme. Lorsque le seuil d’avertissement est franchi, le propriétaire sera averti en temps utile. Lorsque le seuil d’alarme est franchi, il faut avertir le propriétaire sans aucun retard, pour que les mesures urgentes soient prises.

2.1.4 Contrôle du fonctionnement Les contrôles du fonctionnement servent à s’assurer du bon fonctionnement des installations et des autres éléments de l’ouvrage. Ils auront lieu selon les besoins, en principe périodiquement. Les résultats des contrôles du fonctionnement seront consignés par écrit. Si le fonctionnement d’un élément essentiel à la sécurité d’exploitation est compromis, on avertira le propriétaire sans délai. Dans toutes les autres situations de dérangement ou de dégât, le propriétaire sera informé en temps utile.

2.2 Maintenance La maintenance (entretien fonctionnel, entretien d’exploitation, maintenance préventive) selon la norme SIA 469 a pour objet de conserver l’aptitude au service de l’ouvrage grâce à des interventions simples

et régulières. La maintenance comporte les activités prévues dans le plan de maintenance et la réparation des dégâts minimes. Ces activités ont principalement un caractère préventif.

9 Maintenance des structures porteuses en bois

3 Examen

Pour la conservation efficace d’un ouvrage, un examen proportionné de la structure porteuse est nécessaire, avant de prendre des décisions quant aux mesures portant sur la construction. Le propriétaire d’un ouvrage procèdera à un examen d’une structure porteuse dans les cas suivants [5]: • changement d’utilisation, ou des exigences d’utilisation, • modification de la structure porteuse, • observation de détériorations ou de défauts significatifs sur la structure porteuse, • déplacements ou déformations significatifs de la structure porteuse ou du sol de fondation, • actions accidentelles ou imprévues subies par la structure porteuse, • manque total ou partiel de surveillance, impossibilité de surveiller ou évaluation de l’état de la structure porteuse mise en doute par la surveillance, • opportunité avérée d’une investigation sur la fiabilité de la structure porteuse ou acquisition de connaissances nouvelles sur les actions ou sur les propriétés de la structure porteuse.

Dans la pratique, le propriétaire d’un ouvrage ou son architecte n’est souvent pas conscient que selon la norme SIA 269 un changement de l’utilisation ou des exigences d’utilisation ainsi qu’une modification de la structure porteuse exige un examen de cette dernière.

Dans ces cas, c’est à l’ingénieur ou à l’entrepreneur dans le cadre d’un conseil selon les règles de l’art, d’attirer son attention sur cette nécessité. L’examen comprend le relevé de l’état, l’évaluation de l’état et une recommandation d’intervention. Le but de l’examen est de vérifier la sécurité structurale et l’aptitude

au service d’une structure porteuse par rapport à sa durée d’utilisation restante convenue et si nécessaire d’émettre des recommandations d’intervention. L’utilisation envisagée et sa durée serviront de base à l’examen. Dans ce cadre, la convention d’utilisation sera vérifiée quant à sa validité, adaptée si nécessaire ou établie si elle fait défaut. L’examen débute par l’examen général. Celui-ci porte sur l’ensemble de la structure porteuse y compris tous les éléments de construction dont la défaillance représenterait un danger pour les personnes, les biens ou l’environnement. L’étendue de l’examen général et la délimitation des éléments de construction à examiner seront déterminées de façon spécifique pour chaque ouvrage. Un paramètre important de l’examen est l’actualisation des actions, des caractéristiques des matériaux et du sol de fondation, du modèle de la structure et des grandeurs géométriques, ainsi que des résistances ultimes et de la capacité de déformation. Dans ce cadre, on prêtera une attention particulière à l’influence des mécanismes de détérioration. On effectuera un examen détaillé lorsque la vérification de la conformité aux exigences requises ne peut être démontrée par l’examen général et que les coûts ainsi occasionnés sont justifiés par le bénéfice attendu. En général, l’examen détaillé se limitera à des éléments de la structure choisis et pourra s’effectuer par étapes de plus en plus approfondies.

Le niveau d’approfondissement dépend de la qualité et du degré d’importance des informations à disposition concernant la structure porteuse. Les résultats de l’examen doivent correspondre aux observations effectuées sur l’état et le comportement de la structure porteuse. Les résultats de l’examen doivent supporter un contrôle de plausibilité et il convient de les consigner dans un rapport.

3.1 Bases 3.1.1 Généralités Plusieurs études [23] ont montré qu’il n’existe pas de différences de résistance ou de rigidité entre du bois neuf ou du bois mis en place depuis des années, pour autant que le bois n’ait pas subi de dommage. Ce principe peut également être admis pour le bois en tant que composant du lamellé collé ou des panneaux à base de bois. L’influence défavorable de dommages mécaniques et biologiques du bois sur ses propriétés de résistance et de rigidité, par exemple à la suite d’une sollicitation excessive, du retrait (fentes), de la dissolution du collage (délamination) ainsi que d’une attaque d’insectes ou de champignons sera prise en compte lors de la détermination du comportement du bois en œuvre (résistance et déformation).

Les connaissances acquises dans la phase du relevé de l’état (sollicitations, déformations, dommages, etc.) doivent être prises en compte lors de l’analyse structurale de telle manière que le comportement face à la rupture et aux déformations puisse être déterminé d’une façon la plus proche possible de la réalité. Les points suivants requièrent une attention particulière: • le type et la direction possibles de la reprise d’efforts dans les assemblages, • la déformabilité des assemblages, • les excentricités aux points d’application des charges et aux assemblages, • l’influence des phases de construction (historique de la construction et des charges) et modifications apportées à la construction.

10 Maintenance des structures porteuses en bois

Lors de l’examen de structures en bois existantes, l’analyse structurale a lieu en général, comme pour de nouvelles structures, en admettant une relation linéaire entre la contrainte et l’allongement. Pour les éléments de construction et les assemblages comprenant des zones comprimées ou des moyens d’assemblages en acier capables de développer des déformations plastiques, un comportement non-linéaire (élastique-plastique) peut être admis, à condition toutefois qu’une capacité de déformation suffisante soit garantie dans les zones concernées, et que les réserves de capacité des zones voisines à rupture fragile soient garanties.

3.1.2 Documents de construction Dans l’idéal des documents de construction détaillés et tenus à jour devraient exister pour la maintenance des structures porteuses. Dans la plupart des cas cependant, les documents de construction ne sont pas ou que partiellement disponibles. Dans ces situations, les documents de bases nécessaires à un examen selon les règles de l’art et aux éventuelles interventions de maintenance portant sur la structure doivent être établis après coup en tenant compte de la proportionnalité.

Bien entendu, les documents de construction seront actualisés, particulièrement à l’issue d’un examen ou des interventions de maintenance et tenus à jour.

3.1.3 Actualisation Au contraire du projet pour une nouvelle construction, une structure existante présente un passé dont il est possible d’extraire des singularités lors de l’examen de la structure porteuse. Ce processus, qui consiste à compléter les données existantes par de nouvelles informations, est défini dans la norme SIA 269 au chiffre 4 dans la notion d’actualisation.

Naturellement cette actualisation doit poursuivre un objectif, et les moyens mis en œuvre doivent être proportionnés au bénéfice escompté par l’acquisition de nouvelles informations. Dans la pratique, le coût total de l’actualisation ne peut souvent être estimé avec une précision souhaitable avant le début de l’examen.

L’actualisation tiendra compte entre autres des points suivants: • événements survenus pendant la construction et l’utilisation, • connaissances acquises lors des observations et des mesures effectuées pendant la durée d’utilisation écoulée, • interventions effectuées, • résultats des relevés de l’état, • états d’utilisation convenus pour la durée d’utilisation restante, • expériences acquises avec le comportement de structures porteuses comparables soumises à une utilisation semblable.

En principe on actualisera les actions, les propriétés des matériaux de construction et du sol de fondation, le modèle de la structure, les données géométriques, les résistances ultimes et la capacité de déformation.

La norme SIA 269 au chiffre 4 détaille les différents points de l’actualisation: Action En règle générale, les valeurs caractéristiques actualisées seront spécifiées selon la norme SIA 269/1.

Lorsque, par des séries de mesures ou par d’autres informations, on dispose de distributions des valeurs concernant les paramètres des actions variables, les critères pour procéder à l’actualisation de l’action sont indiqués.

Propriétés des matériaux de construction et du sol de fondation L’identification des matériaux de construction et du sol de fondation sera déterminée par l’étude du dossier de l’ouvrage et lors du relevé de l’état. La propriété d’un matériau ou du sol de fondation, ainsi que les facteurs de résistance ou de modifications seront actualisés selon les prescriptions des normes SIA 269/2 à 269/8.

Actualisation des modèles de la structure porteuse et des données géométriques Le modèle choisi devra reproduire un comportement de la structure porteuse proche de la réalité, et fournir des prévisions pertinentes sur son comportement dans les situations d’examen considérées. L’actualisation de données géométriques sera fondée sur les mesures des dimensions, les détériorations et les défauts déterminés dans le cadre du relevé de l’état.

Les contradictions avec le dossier de l’ouvrage seront clarifiées.

Actualisation des résistances ultimes et de la capacité de déformation L’actualisation de la résistance ultime et de la capacité de déformation sera fondée sur les principes contenus dans les normes SIA 262 à 267, SIA 266/2 ainsi que SIA 269/2 à 269/8. On tiendra compte du fait que les actions et la capacité de déformation de la structure porteuse peuvent s’influencer réciproquement.

L’influence des détériorations et des défauts sur la résistance ultime et sur la capacité de déformation sera quantifiée et prise en compte comme donnée géométrique actualisée ou comme propriété actualisée des matériaux de construction ou du sol de fondation.

Lorsque, par des mesures ou d’autres observations, on dispose de distributions statistiques des valeurs concernant les paramètres servant à la détermination de la résistance ultime ou de la capacité de déformation, les critères permettant de procéder à l’actualisation seront indiqués. Les valeurs actualisées seront consignées dans la base du projet.

11 Maintenance des structures porteuses en bois

3.2 Relevé de l’état Le relevé de l’état représente la base nécessaire à l’évaluation de l’état et à la recommandation d’intervention. L’objectif général du relevé de l’état est de vérifier la conformité des données figurant dans le dossier de l’ouvrage, d’identifier l’état ainsi que les éventuels défauts et dégâts de la structure ainsi que de les documenter en vue de l’évaluation de l’état.

Les investigations se focaliseront sur les zones qui ont une influence sur le comportement de la structure porteuse.

3.2.1 Niveau de connaissance de la structure Le niveau de connaissance d’une structure en bois peut être très variable. Dans de nombreux cas, les documents de construction ne sont pas ou que partiellement disponibles. Dans la pratique, l’ingénieur peut être soumis à la pression des coûts par le mandant et faire face à la requête d’une ’évaluation empirique’ sur la base d’un niveau de connaissance (très) limité.

Dans la norme SIA 269, le niveau de connaissance de la structure n’est pratiquement pas considéré et les points de repère correspondants pour répondre à l’obligation de diligence ne sont pas imposés. C’est

Figure 2 Niveau de connaissance de la structure porteuse en bois selon la norme SIA 269/5 annexe C.1.

Géométrie Dimensions de la structure porteuse et des éléments de construction

limité plans d’ensemble et plans du projet ou relevé succinct des dimensions les plus importantes

Particularités constructives détails les plus importants

principe de construction, sur la base des plans du projet et du libellé des prestations ou hypothèses correspondant à la façon habituelle de bâtir à l’époque de la construction

Propriétés des matériaux

prescriptions selon les plans du projet et du libellé des prestations ou hypothèses correspondant à la façon habituelle de bâtir à l’époque de la construction.

pourquoi l’annexe C.1 de la norme SIA 269/5, en complément à la norme SIA 269, se fonde sur la classification des niveaux de connaissance de la norme EN 1998-3:2005 [24] pour offrir une ligne directrice cohérente afin de satisfaire à l’obligation de diligence.

Selon la base des données connues au sujet d’une structure porteuse en bois, on distingue les niveaux de connaissance limité, normal et élevé, voir figure 2.

Face au propriétaire/mandant, cette classification offre la possibilité d’une orientation pratique et d’une justification des éventuels relevés et examens nécessaires à remplir le devoir de diligence.

En principe, à l’occasion du relevé de l’état de la structure, il convient d’examiner selon la norme SIA 269/5 annexe C.1 dans quelle mesure les plans, les données tirées des documents de construction ainsi que les hypothèses disponibles correspondent à la situation effective de la structure porteuse en bois, de manière générale, et d’environ 20 % des éléments de construction et assemblages situés dans les zones les plus sollicitées. Si des écarts importants apparaissent, un relevé plus complet doit être entrepris.

Niveau de connaissance normal plans de construction ou relevé détaillé

élevé plans d’exécution complets et mis à jour (plans de construction, plans d’atelier, plans de taille) ou relevé complet plans d’exécution plans d’exécution complets ou et relevé détaillé portant sur mis à jour (plans de environ 50 % des détails construction, plans d’atelier, situés dans les zones les plans de taille) plus sollicitées ou relevé complet portant sur environ 80 % des détails situés dans les zones les plus sollicitées plans de construction, plans d’exécution complets de décomptes et autres et mis à jour, accompagnés documents de construction des confirmations ou correspondantes en matière relevé détaillé portant sur d’assurance qualité environ 50 % des éléments ou de construction et assemexamen complet au moyen blages situés dans les zones de méthodes spéciales et les plus sollicitées, en tenant portant sur environ 80 % des compte des conditions éléments de construction climatiques et assemblages situés dans les zones les plus sollicitées, en tenant compte des conditions climatiques.

12 Maintenance des structures porteuses en bois

3.2.2 Méthodes pour le relevé de l’état Des méthodes pour le relevé de l’état de structures porteuses en bois sont indiquées à la figure 3. Pour Figure 3 Méthodes pour le relevé des structures porteuses en bois [10].

Méthode Analyse visuelle

Prise de mesure

de plus amples informations sur les méthodes pour le relevé de l’état de structures porteuses en bois, voir par exemple [25, 26, 27].

Objectif, investigations Exécution effective, état général de la structure, propriétés des matériaux • Constat de l’exécution effective, contrôle du dossier de l’ouvrage • Déformation (flèches, déplacements, déplacements horizontaux, rotations, etc.; pour les assemblages, desserrage, déboîtement des moyens d’assemblage, joints béants • Dommages consécutifs à une sollicitation excessive du bois et des moyens d’assemblages (écrasements transversaux et longitudinaux, déformations plastiques, fentes longitudinales, fentes dues à l’effort tranchant, au cisaillement et fentes dues à la traction perpendiculaire, etc.)

• Fentes consécutives à la mise en place des moyens d’assemblage, fentes de retrait • Délamination (dissolution du collage) • Humidification (protection contre les intempéries, respectivement contre l’humidité, humidité du bois, possibilités de séchage, etc.)

• Diminutions de la section et de la résistance du bois consécutives à une attaque de champignons et d’insectes et diminution de la résistance des moyens d’assemblage consécutive à la corrosion • Détermination visuelle de la classe de résistance Déterminer la géométrie actuelle, les dimensions et déformations de la structure porteuse, y compris les détails, pour l’analyse structurale • Prises de mesures sur la structure porteuse (géométrie, dimensions des sections, etc.)

• Inventaire des assemblages (détails, épaisseurs de bois, nombre et espacement des moyens d’assemblage, etc.)

Déterminer la géométrie actuelle, les dimensions et déformations de la structure porteuse, pour l’analyse structurale • Prises de mesures sur la structure porteuse (géométrie, dimensions des sections, etc.)

Mesure de la teneur en Teneur en eau du bois eau du bois (mesure de • Mesure locale de la teneur en eau du bois (voir la SN EN 13183-2) la résistance électrique) Mesure de la Précisions concernant l’appréciation des propriétés des matériaux par résistance le biais de la corrélation spécifique densité – résistance/rigidité au perçage • Profil local de la densité, constat local de dommages consécutifs à une attaque de champignons et d’insectes ainsi que de diminutions de section et de fentes non visibles Mesure de la Précisions concernant l’appréciation des propriétés des matériaux par résistance à la le biais de la corrélation spécifique densité – résistance/rigidité pénétration • Densité locale, éventuellement constat de pertes de substance consécutives à une attaque de champignons ou d’insectes Mesure de la Précisions concernant l’appréciation des propriétés des matériaux par résistance le biais de la corrélation spécifique densité – résistance/rigidité à l’arrachement • Densité locale, éventuellement constat de pertes de substance consécutives à une attaque de champignons et d’insectes Mesure de la vitesse Précisions concernant l’appréciation des propriétés des matériaux de propagation de par le biais de la corrélation spécifique densité – résistance/rigidité l’ultrason • Vitesse de propagation d’un signal ultrason dans un élément de construction Mensuration

Moyens auxiliaires Jumelles, miroir, endoscope (pour les zones non directement apparentes), règle, réglette, calibre, pied à coulisse, distomètre, couteau de poche, tournevis, marteau, hygromètre à bois, équipement photographique, dossier de plans, check-lists, modèle de procès-verbal

Règle, calibre, pied à coulisse, chevillière, distomètre, lunette de nivellement

Théodolite, station totale, photogrammétrie, scanner laser 3D Hygromètre à bois

Appareil de mesure de la résistance au perçage (résistographe)

Appareil de mesure de la résistance à la pénétration

Appareil de mesure de la résistance à l’arrachement d’une vis Appareil à ultrason, chevillière, hygromètre à bois

13 Maintenance des structures porteuses en bois

Méthode Mesure des allongements Essais de mise en charge

Méthode par dessiccation Carottage et analyse des carottes Examens macroscopiques et microscopiques Examens chimiques Examen dendrochronologique Radiographie

Figure 4 Traces visibles d’humidité due à la condensation à l’appui de la membrure inférieure. Celle-ci a pour origine un défaut local d’étanchéité à l’air de l’enveloppe par un percement (installation électrique) entre la halle chauffée et l’espace de toiture non isolé.

Figure 5 Poutre partiellement dégagée dans le cadre du relevé de l’état.

Objectif, investigations Appréciation de l’état de sollicitation actuel • Mesure locale de l’allongement existant au moyen d’entailles de détente Appréciation du comportement face à la rupture et aux déformations, calibrage du modèle de résistance • Mesure des différences de déformation et éventuellement d’allonge ment consécutives à une mise en charge supplémentaire et contrôlée Teneur en eau du bois, densité anhydre • Détermination de la teneur en eau du bois (voir la SN EN 13183-1) Précisions concernant l’appréciation des propriétés des matériaux par le biais de la corrélation spécifique densité – résistance/rigidité • Examen de la résistance à la compression, au cisaillement, de la densité et de la teneur en eau du bois Détermination de l’essence de bois Détermination de l’espèce de champignon ou d’insecte Etat du traitement de surface Type d’adhésif/Présence de produits de préservation du bois Présence de champignons Age du bois

Précision concernant l’appréciation de la réalisation effective et de l’état des assemblages et des moyens d’assemblage Précision concernant l’appréciation des réductions de section • Radiographie aux rayons X

Moyens auxiliaires Jauges de contrainte

Equipement de mise en charge, comparateurs, instruments de géomètre, système de mensuration.

Balance, four de dessiccation, exsiccateur Mèche cloche, perceuse

Loupe, microscope à éclairage par incidence et par transparence

Microscope, appareil de mesure de la résistance au perçage (résistographe) Appareil de radiographie mobile

14 Maintenance des structures porteuses en bois

3.2.3

Matériaux

3.2.3.1 Bois massif La résistance et la rigidité d’un élément de construction en bois sont principalement influencées par trois facteurs: • la structure du bois dit ’sans défaut’, décrite par la densité ou éventuellement de manière indirecte par la largeur de cerne, • les irrégularités dans la structure du bois (singularités) qui sont toujours présentes dans un élément de structure, • les dommages mécaniques et biologiques du bois suite à une attaque d’insectes ou de champignons, à une sollicitation excessive, au retrait (fente) et pour les éléments collés, à la dissolution du collage (délamination).

Un élément de construction n’atteint donc une haute résistance que lorsque le bois présente une bonne qualité, c’est-à-dire une haute densité, et que dans le même temps l’élément ne présente que de faibles irrégularités dans la structure du bois et pratiquement aucun dommage. Cette interaction doit être considérée lors de l’investigation et de l’évaluation.

L’actualisation des valeurs de résistance de devrait pas se fonder uniquement sur les éventuelles indications de classes de résistance ou de triage figurant dans les documents de construction. Pour le bois massif de la classe de résistance CRII selon la norme SIA 164:1981/92 [28] resp. SIA 265/1:2018 [16] dans la pratique et dans de nombreux cas, une faible attention a été portée au triage visuel. Les conséquences peuvent être défavorables lorsque les critères du triage selon la résistance ne sont pas atteints, mais également favorables, lorsqu’une meilleure qualité a été mise en œuvre sans être triée.

En principe, les valeurs de résistance et de rigidité du bois peuvent être estimées sur la base d’un examen visuel (classement, constat des dommages) ou être déterminées, dans le cadre d’analyses particulières, sur la base de leur corrélation avec certaines propriétés, comme le module d’élasticité ou la masse volumique.

Figure 6 Nœuds et fibres biaises dans la membrure inférieure d’une poutre à treillis en bois massif.

Sans analyse particulière, le vieux bois massif peut être ordonné en classe de triage, autrement dit en classe de résistance, selon ses particularités visuelles conformément à la norme SIA 265:2012. Dans le cadre de la révision partielle de la norme SIA 265 en 2012, il a été convenu de passer, pour le triage visuel du bois massif, du traditionnel classement CR selon la norme SIA 164:1981/92 [28] resp. norme SIA 265/1:2018 [16] au triage selon la norme DIN 4074-1 [29]. Le vieux bois massif peut être ordonné de la même manière selon la norme DIN 4074-1 dans une classe de résistance. Pour le vieux bois massif d’une classe de résistance déterminée, les valeurs caractéristiques et les valeurs de calcul selon la norme SIA 265:2012 sont valables comme propriétés actualisées et valeurs d’examen pour des vérifications selon la norme SIA 269.

Des irrégularités dans la structure du bois comme des nœuds ou des fibres biaises (fibres torses) ont une influence plus ou moins marquée sur les valeurs de résistance selon le type de sollicitation (traction, compression, flexion, cisaillement) et la direction de la sollicitation (parallèlement ou perpendiculairement au fil). Par conséquent, un élément de construction peut répondre, dans des circonstances favorables, aux exigences de la sécurité structurale, même lorsque les caractéristiques d’une classe de tri ne sont pas respectées.

Des analyses particulières peuvent fournir des indications supplémentaires pour l’actualisation des propriétés et pour les valeurs d’examen pour les vérifications du vieux bois massif selon la norme SIA 269. De manière complémentaire à l’analyse visuelle, les méthodes suivantes entrent en principe en ligne de compte, voir également la norme SIA 269/5 chiffre C.2 et [25]: • vitesse de l’onde ultrason • mesure de la résistance au perçage • mesure de la résistance à la pénétration • mesure de la résistance à l’arrachement • carottage et analyse des carottes.

En plus des appareils et des outils correspondants, ces analyses et leur interprétation nécessitent une compétence et une expérience spécifiques.

En ce qui concerne les produits spécifiques à des entreprises, par exemple le bois massif abouté ou recollé, la norme SIA 269/5 s’applique en principe également, même si elle ne contient pas d’indications spéciales à ce sujet. Dans de nombreux cas, les propriétés actualisées et les valeurs d’examen peuvent être déterminées sur la base des données du fabricant. Dans le cas contraire, des analyses appropriées sont nécessaires.

15 Maintenance des structures porteuses en bois

Résistance au perçage

500 mV Figure 7 Section d’une poutre endommagée par la pourriture avec le diagramme issu de la mesure de la résistance au perçage correspondant, tiré de [25].

Attaque de capricorne A 0

Pouriture Profondeur du perçage

E 21 cm

3.2.3.2 Bois lamellé collé En Suisse, la fabrication et la composition du lamellé collé sont régies depuis 1953 par la norme SIA 164, resp. par la norme successive SIA 265. Les exigences et les valeurs de résistance et de rigidité ont été modifiées à chaque fois dans les nouvelles versions de ces normes. Par conséquent, pour une actualisation directe des propriétés et pour les valeurs d’examen du lamellé collé pour des vérifications selon la norme SIA 269, il faut connaître à quelle norme il correspond. Ces normes sont resp. ont été valables aux périodes suivantes: • Norme SIA 164:1953 [30] du 1er décembre 1953 au 1er octobre 1981 • Norme SIA 164:1981/92 [28] du 1er octobre 1981 au 30. juin 2004 • Norme SIA 265:2003 [31] du 1er janvier 2003 au 31. décembre 2011 • Norme SIA 265:2012 [15] à partir du 1er janvier 2012

E A

Figure 8 Taille de la réduction de section d’un entrait retroussé d’une structure porteuse d’une toiture de grande surface, mesurable après son dégagement

Si le lamellé collé avec une date de fabrication comprise dans les périodes de validité de la norme SIA 164 remplit les prescriptions valables à cette époque, les propriétés actualisées et les valeurs d’examen selon la norme SIA 269/5 annexe A s’appliquent pour des vérifications selon la norme SIA 269. Pour le lamellé collé d’une classe de résistance déterminée dont composition et fabrication correspondent à la norme SIA 265, les valeurs caractéristiques et les valeurs de calcul de la norme SIA 265 sont valables comme propriétés actualisées et valeurs d’examen.

Les propriétés actualisées et les valeurs d’examen pour des vérifications selon la norme SIA 269 d’un lamellé collé produit avant 1953 ou qui ne remplit ni les prescriptions des normes SIA 164:1953 et SIA 164:1981/1992 ni celles de la norme SIA 265:2003, doivent être déterminées par des analyses appropriées, voir norme SIA 269/5 annexe C2. Cela peut également s’appliquer à du lamellé collé importé, produit selon des normes internationales différentes.

16 Maintenance des structures porteuses en bois

3.2.3.3 Dérivés du bois Pour les dérivés du bois, la difficulté d’identifier clairement le produit ainsi que sa période de production existe également. Si tous deux sont connus, les propriétés actualisées et les valeurs d’examen pour les vérifications selon la norme SIA 269 peuvent être déterminées sur la base des données du fabricant ou celles d’une norme produit. S’il s’agit de dérivés du bois conformes à une norme actuelle [16, 32, 33], les valeurs caractéristiques et les valeurs de calcul selon la norme SIA 265 resp. 265/1 sont valables comme propriétés actualisées et valeurs d’examen.

Lorsque les données font défaut, les propriétés actualisées et les valeurs d’examen des dérivés du bois pour des vérifications selon la norme SIA 269 sont à déterminer par des analyses particulières, voir norme SIA 269/5 annexe C2.

dans les textiles transformés, dans des isolations ou dans la production de papier [36]. Dans les produits de préservation du bois, on utilisait le pentachlorohenol (PCP) et le lindane de 1950 à 1975 [37]. En Suisse, le PCP n’est plus utilisé pour le bois de structure depuis environ 1980 et pour le bois scié depuis 1989.

Depuis 1971, le lindane n’était plus présent que dans le bois importé. Ces substances sont interdites en Suisse dans les produits de préservation et sur le bois importé depuis 1989.

Si une contamination est suspectée, un examen doit être ordonné. L’application de la Loi sur les produits chimiques (RS 813.1) [38] incombe aux cantons. Pour le processus dans des cas concrets, on s’adressera aux services cantonaux des produits chimiques.

Durabilité, dommages dus aux champignons et aux insectes Dans la cadre de l’évaluation de l’état, il faut clarifier les sollicitations physiques de la structure porteuse et de ses composants. En plus des sources d’humidité possibles, de la protection des intempéries et des détails constructifs qui doivent permettre une évacuation et un séchage rapide de l’eau infiltrée ou de l’eau de condensation, il faut examiner particulièrement les conditions microclimatiques et de physique du bâtiment. Il faut porter une attention particulière dans ce cadre au bois en contact direct avec la maçonnerie, le béton ou le sol. La répartition des éléments de construction en classes de risques a lieu selon la directive EMPA/LIGNUM ’Protection du bois dans la construction’ [39]. Les Tables pour la construction en bois 1 (2012) [40] contiennent une vue d’ensemble de ces classes, voir aussi le chapitre 3.5.4. Ces considérations s’appuient sur les normes EN correspondantes [41 à 46]. Celles-ci ont été révisées en 2013 [102] resp. en 2016 [103]. L’adaptation des documents de référence [39] et [40] est en cours.

Les dommages dus à l’attaque des champignons et des insectes seront déterminés et analysés selon la directive EMPA/LIGNUM ’Champignons et insectes destructeurs du bois: analyse, pronostic, lutte’ [47].

3.2.4

3.2.3.4 Formaldéhyde et moyens de préservation organochlorés Les éléments de construction en bois et en matériaux dérivés du bois peuvent contenir du formaldéhyde et des produits organiques de préservation du bois contenant du chlore (par ex. pentachlorophenol) lesquels sont susceptibles, dans les locaux, de gêner ou de nuire à la santé [34, 35]. Le formaldéhyde entre dans la composition de résines synthétiques, qui sont à leur tour utilisées pour la production de dérivés du bois, de bois massif contrecollé ou de lamellé collé. Le formaldéhyde se trouve également dans les adhésifs, Figure 9 Appui d’une structure en bois noyé dans la maçonnerie

Figure 10 Porteur en arc lamellé collé d’un pont routier; à gauche: emprisonné dans la couche de béton de la dalle de roulement à droit: dégâts de pourriture visibles dans la zone de la dalle de roulement après mise à l’air libre.

17 Maintenance des structures porteuses en bois

3.2.5

Etat de la structure

La géométrie du système et les déformations existantes de la structure porteuse sont des bases importantes de l’analyse structurale et doivent être relevées avec une précision suffisante pour déterminer les sollicitations, voir norme SIA 269/5 annexes C.1 et C.2.

En raison du comportement essentiellement élastique des structures porteuses en bois, les déformations imposées résultant des imprécisions d’exécution, des déplacements d’appui, etc. peuvent conduire à un niveau de contrainte non négligeable, qui doit être pris en compte dans la vérification de la sécurité structurale. Dans les éléments de construction et les structures porteuses composées, les contraintes peuvent dépendre en outre dans une large mesure de l’historique de la construction et du chargement. Ainsi, par exemple dans une section mixte, les sollicitations qui apparaissent avant l’exécution de la connexion sont reprises par les sections partielles seules, tandis que celles qui apparaissent après sont reprises par la section composée. Les contraintes totales résultent donc de la superposition des états avant et après la mise en œuvre de la connexion. Si des étais provisoires sont mis en place jusqu’à la mise en œuvre de la connexion, des systèmes différents pour la phase de construction et la phase finale doivent être considérés, ainsi que l’action des charges d’étayage.

Lorsqu’il n’existe pas de connaissances suffisantes, l’historique de l’exécution et du chargement de la structure porteuse peuvent être éventuellement déduits des méthodes usuelles au moment de la construction.

Figure 11 Passerelle dans un domaine skiable. Sans document de planification, le relevé de la structure est exigeant.

Figure 12 Rupture en traction dans la membrure inférieure d’une poutre à treillis en bois massif.

3.2.6

Etat des éléments de construction

Lors du relevé de l’état de la structure en tant que base pour l’examen, l’analyse et la documentation des propriétés suivantes des éléments de construction se trouvent au premier plan: • essence et forme d’utilisation du bois (bois massif, bois lamellé collé, matériaux dérivés du bois et liaisons avec d’autres matériaux), au besoin avec la constitution de la section • dimensions de la section et géométrie de l’élément de construction • irrégularités dans la structure du bois (classes de résistance) • collages, type d’adhésif, état du collage • humidité du bois • dommages biologiques consécutifs à une attaque de champignons et d’insectes • dommages mécaniques et fentes • déformations (flèches, déplacements, rotations) des éléments de construction.

Les dimensions existantes des sections de bois font office de grandeurs géométriques actualisées. Il faut observer dans ce cas que les valeurs de résistance et de rigidité de la norme SIA 265:2012 se réfèrent à la section nominale (voir chapitre 3.3.4) et de ce fait, les écarts admissibles des valeurs correspondantes sont préfixés. Si une mesure avec la précision requise n’est pas possible et si des écarts supérieurs ont une influence significative sur la fiabilité de la structure, ces écarts doivent être pris en compte selon la norme SIA 260 formule (5).

18 Maintenance des structures porteuses en bois

3.2.7 Etat des assemblages Lors du relevé de l’état de la structure en tant que base pour l’examen, l’analyse et la documentation des propriétés suivantes des assemblages se trouvent au centre des investigations: • type et mode de fonctionnement des assemblages, dimensions des éléments en bois et des moyens d’assemblage, nombre des moyens d’assemblage avec leurs espacements et distances aux bords • irrégularités dans la structure du bois (classes de résistance) dans la zone de l’assemblage • matériau des moyens d’assemblage (propriétés de résistance) • humidité du bois dans la zone de l’assemblage • précision de l’assise de l’assemblage, resp. des moyens d’assemblage • fentes dans le bois dues à la mise en place des moyens d’assemblage ou au retrait

Figure 13 Fente dans la zone d’un nœud d’une poutre a treillis en bois massif.

Figure 14 Rupture en traction dans le joint de la membrure inférieure d’une passerelle pour piétons et cyclistes.

• déformations (déplacements, rotations) de l’assemblage • dommages consécutifs à une sollicitation excessive du bois (écrasements transversaux et longitudinaux, fentes longitudinales, fentes dues à l’effort tranchantv et au cisaillement, fentes dues à la traction perpendiculaire) et des moyens d’assemblage (déformations plastiques, fentes) • réductions de la section et de la résistance du bois consécutives à une attaque de champignons et d’insectes et diminution de la résistance des moyens d’assemblage consécutive à la corrosion.

Des précisions complémentaires concernant les défauts courants et les dommages aux moyens d’assemblages fréquents sont énumérées à la figure 15.

19 Maintenance des structures porteuses en bois

Figure 15 Défauts et dommages courants aux assemblages des structures porteuses en bois induisant une réduction, resp. une perte de la résistance ultime ainsi que de grandes déformations [10].

Assemblage En général

Assemblages bois-bois (embrèvement, queue d’aronde (queue d’aigle), clé, tenon) Assemblages réalisés au moyen de chevilles en bois Assemblages cloués

Assemblages boulonnés (boulons de charpente)

Assemblages brochés

Assemblages vissés

Assemblages réalisés au moyen d’anneaux et de crampons

Assemblages collés

Défauts et dommages courants • joints béants (assurage de l’assemblage manquant) • fentes (fissurations, fentes dues au retrait, fentes dues à la traction parallèle et perpendiculaire) • attaque de champignons et d’insectes • écrasements transversaux et longitudinaux • joints béants • fentes dans la zone cisaillée • ruptures (non visibles) des chevilles en bois • desserrage, absence d’une assise précise de la cheville • espacements et distances au bord, respectivement en bout de pièce insuffisants • épaisseurs de bois insuffisantes • profondeurs de pénétration insuffisantes • corrosion • grandes déformations consécutives au jeu du percement et faibles rigidités d’assemblage • espacements et distances au bord, respectivement en bout de pièce insuffisants • desserrage des boulons (rondelles flottantes) • rondelles trop petites (rondelles enfoncées dans le bois) • corrosion • absence d’une assise précise de la broche • les broches n’occupent plus l’emplacement figurant sur les plans • espacements et distances au bord, respectivement en bout de pièce insuffisants • épaisseurs de bois insuffisantes • corrosion • ruptures (non visibles) des vis • espacements et distances au bord, respectivement en bout de pièce insuffisants • épaisseurs de bois insuffisantes • profondeurs de pénétration insuffisantes • desserrage des vis • corrosion • absence d’une assise précise de l’anneau ou du crampon • desserrage des boulons (rondelles flottantes) • espacements et distances au bord ou en bout de pièce insuffisants • fentes dans la zone cisaillée • corrosion • joints de colle trop épais • dissolution du collage • pièces assemblées par collage fendues dans la zone du joint de colle

20 Maintenance des structures porteuses en bois

3.3 Analyse structurale et vérifications L’analyse structurale et les vérifications ont lieu par analogie aux principes de la norme SIA 260 en tenant compte cependant des valeurs actualisées des grandeurs d’influence. On portera une attention particulière aux vérifications qui concernent les modes de rupture de la structure porteuse sans signes annonciateurs.

L’appréciation du concept de la structure porteuse sur la base des mécanismes et modes de l’éventuelle défaillance de la structure porteuse et l’identification des zones déterminante joue un rôle prépondérant dans le cadre de l’examen général. A ce stade, des vérifications déterministes grossières de la sécurité structurale suffisent souvent.

Lors d’un examen détaillé, on s’intéresse en règle générale aux éléments de construction déterminants pour lesquels on effectue une analyse détaillée des actions et de leurs effets. Dans ce cadre on conduit en général une vérification déterministe de la sécurité structurale.

Dans des cas particuliers, des vérifications probabilistes sont possibles, pour autant qu’une distribution actualisée des paramètres de base soit disponible.

3.3.1

Vérification de la sécurité structurale – Vérification déterministe

3.3.1.1 Facteur de résistance γM Le facteur de résistance γM résulte selon la norme SIA 260 de la multiplication du facteur γm, qui considère l’écart défavorable de la propriété du matériau par rapport à la valeur représentative Xk avec le facteur partiel γR, qui couvre les incertitudes du modèle de résistance.

Dans la norme SIA 265:2012 chiffre 2.2.5, ce n’est pourtant pas le facteur de résistance γM, qui est donné pour la vérification de la sécurité structurale des éléments de construction et des assemblages, mais le facteur γM/ηM. Le facteur de conversion ηM permet théoriquement de convertir les valeurs caractéristiques de la résistance ultime Rk resp. de résistance fk, des essais expérimentaux de courte durée, aux conditions valables pour les éléments de construction et couvre l’influence de la dimension de l’élément de construction (effet d’échelle), de la température pour des domaines où T ≤ 50 °C, et partiellement celle de la durée d’application de l’action. Selon [48], le facteur ηM ne peut pas être fixé de manière indépendante, car il dépend du facteur γM. Les bases font donc défaut pour définir une directive contraignante permettant de fixer une valeur actualisée du facteur de résistance γM,act. Si les écarts défavorables par rapport aux valeurs caractéristiques et les imprécisions dans le modèle de résistance excèdent les conditions habituelles pour les structures porteuses neuves, l’exigence de qualité conduit à augmenter de manière appropriée le facteur de résistance γM. Des incertitudes consécutives à un niveau de connaissance limité seront prises en compte au moyen d’une analyse de la sensitivité de l’appréciation.

3.3.1.2 Influence de la durée d’application de l’action ηt L’influence de la durée d’application de l’action était surévaluée dans la norme SIA 164:1981/92 par l’augmentation des valeurs de résistance correspondantes de 25 % lors de cas de charge avec action du vent [13]. Dans la norme SIA 265:2012, les rapports γM/ηM sont fixés pour les situations de dimensionnement les plus courantes dans lesquelles, à des fin de simplification, l’influence positive de la durée d’application dans le cas d’action de courte durée (par ex. vent) a été négligée. Selon [48] il serait possible dans ce cas d’augmenter les valeurs de résistance d’un rapport 0,9 / 0,8 = 1,13.

Par conséquent, selon la norme SIA 269/5 chiffre 4.2.3, il est possible, pour des situations de risque comprenant l’action du vent, d’admettre ηt = 1,10 lors de la vérification déterministe de la sécurité structurale pour le bois massif, le bois lamellé collé, le bois feuilleté collé et les panneaux contrecollés.

Pour les éléments de construction en matériaux dérivés du bois, il faut observer qu’il existe pour ces éléments, dans la norme SIA 265/1:2018 [16], un concept de dimensionnement qui s’écarte de celui de la norme SIA 265:2012, voir [50] et chapitre 3.3.1.4.

3.3.1.3 Influence de l’humidité ηw La réduction des valeurs de résistance et de rigidité due à l’influence de l’humidité est restée pratiquement inchangée entre la norme SIA 164:1981/92 et la norme SIA 265, voir norme SIA 265:2012 chiffre 3.2.1. Seule la réaffectation des éléments de construction ’sous abris à l’air libre’ dans la catégorie ’partiellement protégé des intempéries’ dans la norme SIA 265:2012 tableau 2 et le classement relatif de ces éléments dans la classe d’humidité 2 selon la norme SIA 265:2012 tableau 3 a pour conséquence que les valeurs de résistance et de rigidité de ces éléments doivent être maintenant réduites par le facteur ηw = 0,8 und resp. ηw = 0,9. Cette règle couvre également les cas défavorables et c’est pourquoi il peut être éventuellement recommandé dans la pratique d’y renoncer et de considérer à la place la situation réelle et d’évaluer ses conséquences possibles. Si l’humidité d’équilibre ne se trouve que quelques semaines par année au-dessus de 12 %, il est possible de classer l’élément de construction dans la classe d’humidité 1, selon la norme SIA 265:2012 chiffre 3.2.1.2, pour laquelle avec ηw = 1, il n’y a pas lieu de réduire ni les valeurs de résistance ni celles de rigidité.

21 Maintenance des structures porteuses en bois

3.3.1.4 Facteur ηmod pour les panneaux à base de bois Pour les éléments de construction en matériaux dérivés du bois, il existe un concept de dimensionnement s’y rapportant dans la norme SIA 265/1:2018 [16] qui diffère sur le principe de la norme SIA 265:2012, voir [50]. Puisque pour les matériaux dérivés du bois des données différenciées en ce qui concerne l’influence de la teneur en eau (ηw) et de la durée de sollicitation (ηt) ne sont pas disponibles, le concept ’kmod’ de l’Eurocode 5 (SN EN 1995-1-1:2004 [49]) a été repris et pour le facteur kmod, le facteur de conversion correspondant ηmod a été introduit avec ηmod = ηm • ηw • ηt.

Vérification de la sécurité structurale – Vérification probabiliste Selon la norme SIA 269, il est admis d’effectuer une vérification probabiliste à la place d’une vérification déterministe, à condition qu’il existe une distribution actualisée des paramètres de base. Les bases disponibles à cet effet dans la construction en bois, en particulier pour les assemblages, ne sont pas suffisantes pour reprendre des dispositions spécifiques dans la norme 269/5. Des informations générales sont néanmoins disponibles dans ’JCSS Probabilistic Model Code’ chapitre 3.5 [51] ainsi que dans [52]. Même si on ne dispose pas de données suffisantes pour une vérification probabiliste de la sécurité structurale, des études correspondantes dans le cadre d’une analyse de sensitivité peuvent fournir des points de repère intéressants dans le cadre de l’évaluation de l’état.

3.3.2

3.3.3 Vérification de l’aptitude au service L’influence de la durée de sollicitation et de l’humidité du bois sur les déformations doit être prise en compte selon la norme SIA 265. Dans ce cadre, les déformations de fluage seront déterminées en considérant la durée et l’intensité des sollicitations passées consécutives aux actions permanentes et quasi permanentes.

Le fluage désigne l’augmentation de déformation au cours de temps sous sollicitation constante. Lorsque le bois est sollicité pendant une longue période, des déformations de fluage supplémentaires viennent s’ajouter aux déformations élastiques (initiales), d’où résultent les déformations totales en fonction du temps. Les déformations de fluage du bois dépendent en général de l’essence, de la durée, de l’intensité et du type de sollicitation ainsi que de l’humidité du bois.

Ces déformations de fluage, résultant des charges permanentes et de la part quasi permanente des actions variables, peuvent être déterminées approximativement en multipliant les déformations élastiques w0 par φ. Le coefficient φ est par conséquent définit comme le rapport entre la déformation de fluage et la déformation initiale élastique.

Des valeurs indicatives des coefficients de fluage φ pour des éléments de construction en bois massif, bois lamellé collé ou lamibois, pour différentes classes

d’humidité et différents taux d’humidité du bois à la mise en œuvre, sont données dans la norme SIA 265 au tableau 5. En principe il faut tenir compte du fait que les valeurs du coefficient de fluage φ se réfèrent à des éléments de construction sollicitées en flexion au stade de service, c’est à dire avec un niveau maximal de sollicitation d’environ 45 % de la résistance à court terme. Alors que le comportement au fluage pour des sollicitations en traction et compression parallèle aux fibres est à peu près de la même ampleur, il est plus prononcé pour les sollicitations de traction et compression perpendiculaire aux fibres. En cisaillement et en torsion, il dépasse même les valeurs en flexion d’un facteur deux à trois [53, 54].

Des valeurs indicatives de coefficient de fluage φ pour des éléments de construction en panneaux à base de bois figurent dans la norme 265/1:2018 au tableau 17. La majorité des matériaux dérivés du bois présentent des déformations de fluage clairement plus importantes que le bois massif. Puisqu’il n’y a de pratiquement pas eu d’adaptation entre la norme SIA 164:1982/92 et la norme SIA 265, l’analyse présentée dans [55] reste valable comme bases pour le calcul des déformations de fluage. Cependant, la réaffectation déjà mentionnée des éléments de construction ’sous abri, à l’air libre’ dans la catégorie ’partiellement protégé des intempéries’ (voir norme SIA 265:2012 tableau 2) et la classification consécutive de ces éléments de construction dans la classe d’humidité 2 (voir norme SIA 265:2012 tableau 3) ont pour conséquence que dorénavant le coefficient de fluage est augmenté pour ces éléments de 0.5 à 0.8 pour le bois préconditionné, et de 1 à 2 pour le bois ressuyé ou humide lors de sa mise en œuvre. Alors qu’avec les valeurs passées, les déformations de fluage des éléments de construction sous abri à l’air libre étaient sous-évaluées dans bien des cas, les valeurs actuelles couvrent également les cas défavorables.

Les variations d’humidité du bois sous charge augmentent l’étendue des déformations de fluage, et une faible amplitude de variation a par conséquent une influence favorable. Outre l’humidité d’équilibre moyenne en place, la question de l’ampleur réelle du domaine de variation de l’humidité se pose également, et plus précisément, avec quel retard l’humidité du bois des sections existantes s’adapte aux variations climatiques de l’environnement. Dans ce contexte, il faut observer que le champ de variation de l’humidité se réduit avec la taille des sections et l’épaisseur de couche du traitement de surface. Une analyse approfondie et une évaluation de la situation effective permettant une estimation d’un coefficient de fluage φ adapté sur la base de références pertinentes ou de résultats d’essais, semblent adéquates, particulièrement dans le cas de conséquences irréversibles des déformations.

22 Maintenance des structures porteuses en bois

La déformation due au fluage du bois massif et du bois lamellé collé attendue pendant la durée d’utilisation restante peut être estimée selon [55] à l’aide de la règle simplifiée suivante: • le premier tiers de la déformation totale de fluage est atteint après environ une semaine.

• le deuxième tiers de la déformation totale de fluage est atteint après environ un an.

• la déformation totale de fluage est atteinte après environ 30 ans.

Pour les panneaux lamellés croisés et autres panneaux à base de bois, cette règle simplifiée n’est cependant pas valable.

3.3.4 Dimensions des sections Pour les dimensions des sections, il faut tenir compte du retrait (et du gonflement) du bois. Contrairement à la norme SIA 164:1981/92 [28] où les réductions de section résultant du séchage jusqu’à l’humidité d’équilibre étaient indirectement considérées dans les valeurs de résistance et de rigidité, les valeurs de résistance et de rigidité de la norme SIA 265 se réfèrent aux dimensions nominales, et les variations doivent se trouver à l’intérieur de la plage normée, voir par exemple la norme SIA 265:2012 chiffre 3.3.3.2, ou être considérée directement si elles se situent au-delà. Puisque la norme SIA 269/5 fixe la référence à la norme SIA 265 en ce qui concerne les valeurs de résistance et de rigidité, les dimensions effectives déterminées lors du relevé de l’état valent comme dimensions actualisées de la section de bois, en rapport avec l’équilibre hygroscopique pendant la durée d’utilisation restante. angles de fissure α

Figure 16 Profondeur de fissure sans danger pour le bois massif en fonction de l’angle α, fissure individuelle t1, t2 ou somme de fissures t = t1 + t2 (profondeur de fissure totale) tiré de [56].

90° 75° 60°

α1

t1

45° 30°

t2

α2

flexion

15° 0° 0

20

Profondeur totale t (% B)

Figure 17 Linteau en bois lamellé collé partiellement délaminé.

cisaillement

40

60

80

100

Naturellement, il faut également prendre en compte les réductions de section lors de la vérification de la sécurité structurale ou de l’aptitude au service. Dans ce cas, il faut observer que la déformation est calculée comme une intégrale sur la longueur de l’élément de construction et qu’en conséquence, une réduction de section locale n’a théoriquement qu’une faible influence sur la déformée calculée. Ce modèle de calcul décrit cependant insuffisamment les conditions réelles.

En particulier pour les pièces fléchies, des réductions de section dans les zones de bord hautement sollicitées peuvent restreindre la rigidité de telle manière que le moment d’inertie réduit doit être pris en compte sur une longueur utile sensiblement plus grande afin d’obtenir une flèche calculée appropriée.

3.3.5 Fissures et délaminations Selon le type de sollicitation et sa direction, les fissures réduisent la résistance. Lors de la détermination de la résistance selon la norme SIA 265, il faut donc tenir compte des fissures comme diminution de la surface ou de la section efficace pour les vérifications suivantes: • en cas de sollicitation en traction oblique ou perpendiculaire au fil • en cas de sollicitation en flexion oblique ou perpendiculaire au fil • en cas de sollicitations en torsion, • en cas de sollicitation à l’effort tranchant; sont exceptées les fentes dues au retrait qui réduisent la largeur travaillante de la section de bois massif de moins de 40 % respectivement de moins de 30 % pour le bois lamellé collé, • en cas de sollicitation au cisaillement, • en cas de sollicitation en traction perpendiculaire au fil consécutive à des efforts longitudinaux agissant sur des poutres courbes ou à inertie variable dont l’axe est courbe ou brisé; sont exceptées, les fentes dues au retrait qui réduisent la largeur travaillante de la section de bois lamellé-collé de moins de 20 %, • en cas de réductions de section, d’entailles et de percements.

Pour le bois massif sollicité à l’effort tranchant, les fentes de retrait sont négligées jusqu’à la proportion indiquée, en considérant les résultats de recherche et les recommandations dans [56]. Pour le bois lamellé collé sollicité à l’effort tranchant ou à la traction perpendiculaire, cette proportion a été fixée en tenant compte des prescriptions usuelles en la matière en Allemagne [58].

La dissolution du joint de colle, dite délamination, peut avoir différentes causes, qui doivent être clarifiées en plus d’en déterminer l’ampleur. La vérification de la sécurité structurale sera effectuée dans ces cas sur la base d’investigations particulières.

23 Maintenance des structures porteuses en bois

Stabilité des barres comprimées et des poutres fléchies La vérification de la stabilité de barres comprimées (flambage) ou de poutres fléchies (déversement) selon la norme SIA 265:2012 chiffres 4.2.8 et 4.2.9 présuppose le respect des limites en termes de rectitude et de courbures latérales selon le chiffre 8.2.5.

Par conséquent pour des éléments de construction comprimés, l’écart de rectitude mesuré au milieu de celui-ci reporté à sa longueur doit être au maximum de: • barres comprimées en bois massif: l/300 • barres comprimées en bois lamellé collé et en dérivés du bois: l/500 • poutres fléchies, arcs et portiques: déviation latérale: l/600 3.3.6

Figure 18 Membrure d’une poutre à treillis en planches d’une toiture plate, présentant des déformations latérales importantes.

Même si lors de la mesure sur la structure existante, une déformation due aux actions présentes (poids propre et charges permanentes) est également comptabilisée, on peut admettre approximativement comme courbure latérale préexistante, l’écart de rectitude au milieu de l’élément de construction mesuré lors du relevé de l’état.

3.3.7 Stabilisation spatiale et contreventement Lors du calcul de la stabilisation d’éléments de construction à l’aide d’appuis ponctuels, de poutres, de contreventements ou de revêtements selon la norme SIA 265:2012 chiffre 5.8, les limites fixées correspondantes en termes d’inclinaison et de courbure latérale préexistante sont à prendre en compte.

La déformation mesurée lors du relevé de l’état de la structure au milieu de la pièce, par rapport à la ligne théorique, peut être admise de manière approchée comme courbure latérale préexistante.

Dans les constructions historiques, quelques systèmes porteurs typiques requièrent une attention particulière quant à leur stabilité. Il s’agit en particulier des structures de toiture dites fermes à faux entrait avec aisseliers. Ces constructions peuvent être comparées à des portiques trapézoïdaux. Sous des actions asymétriques, le comportement de ces structures dépend en grande partie des liaisons en traction, de la participation des chevrons et de la présence d’une éventuelle stabilisation horizontale au niveau des faux entraits. Un exemple détaillé d’un tel cas est présenté dans [59].

3.3.8

Assemblages

3.3.8.1 Réduction de la résistance ultime Les effets des dommages suivants sont en principe à prendre en compte en tant que réduction de la résistance ultime des assemblages lors de la détermination des valeurs d’examen. Ceci concerne en particulier: • les fentes provoquées par la mise en place des moyens d’assemblage • les fentes dues au retrait dans la zone de l’assemblage • les dommages consécutifs à une sollicitation excessive du bois (écrasements transversaux et longitudinaux, fentes longitudinales, fentes dues à l’effort tranchant et au cisaillement, fentes dues à la traction perpendiculaire) • les dommages consécutifs à une sollicitation excessive des moyens d’assemblages (déformations plastiques, fentes) • la délamination (dissolution du collage) • les diminutions de la section et de la résistance du bois consécutives à une attaque de champignons et d’insectes • les diminutions de la section et de la résistance des moyens d’assemblage consécutives à la corrosion.

3.3.8.2 Assemblages de charpentier En raison de la grande diversité des assemblages de charpentier et pour satisfaire les demandes exprimées dans le cadre d’une consultation interne, le groupe de travail 269/5 a finalement renoncé à introduire des vérifications spécifiques pour ces assemblages dans la norme 269/5. Les bases pour la modélisation et les vérifications pour des assemblages typiques, comme les tenons, sont disponibles entre autres dans [23, 25, 40, 60, 61, 62].

3.3.8.3 Assemblages par broches Norme SIA 164:1981/92 Avant l’entrée en vigueur de la norme SIA 265:2003 les assemblages par broches étaient dimensionnés selon les dispositions de la norme SIA 164:1981/92 [28]. La charge admissible des broches se référait à un modèle de résistance empirique, déterminé sur la base d’essais sur des assemblages bois-bois à doubles sections de cisaillement. Pour des assemblages plaque métallique-bois, les valeurs de charge admissible pouvaient être augmentées en principe de 10 %.

Avec cette approche, il n’était pas possible de différencier le comportement entre différents types d’assemblages (bois-bois et bois-métal).

24 Maintenance des structures porteuses en bois

Lignum-Tables pour la construction en bois 2 [63] En se basant sur une approche rigide-plastique un modèle de résistance a été développé dans les années 80 qui décrivait les différents modes de rupture d’un assemblage par broches. De cette manière, il était possible de considérer les influences suivantes sur le comportement porteur d’un assemblage par boulons ajustés: • la configuration de l’assemblage: assemblages bois-bois, bois-métal avec plaques latérales ou médianes • la résistance à la pression latérale du bois • la résistance du moyen d’assemblage.

Les valeurs des Tables pour la construction en bois 2 de Lignum (1990) p. 32–35 [63] se réfèrent à ce modèle de résistance. En particulier pour des assemblages à cisaillement multiple avec des plaques métalliques intérieures et des boulons ajustés en acier à haute résistance, on obtient des valeurs de charge admissible significativement plus élevées que celles de la norme SIA 164:1981/92.

Cependant, les valeurs des Tables pour la construction en bois 2 ont été surévaluées selon les connaissances actuelles pour les raisons suivantes:

Figure 19 Charge admissible pour une broche en Fe 360 de 12 mm de diamètre, tirée de [65].

6.0

Charge admissible Fs [kN]

• Des essais ultérieurs ont montré que les hautes résistances ne sont valables que pour des connecteurs individuels. Dans le cas d’un assemblage avec plusieurs boulons ajustés alignés dans la direction de l’effort, la résistance ultime doit être réduite en raison du fendage du bois.

Dans la norme SIA 265, cette réduction est couverte par le coefficient de réduction kred.

• Pour des assemblages à double cisaillement avec plaque médiane et pour les bois latéraux d’assemblages à cisaillement multiple, les tables ne correspondent pas au modèle de résistance pour certains élancements, car le calcul des valeurs des tables est incorrect. La figure 19 met en évidence cette erreur: l’exemple présente les valeurs des tables et celles du modèle de résistance pour un boulon ajusté en Fe 360 de 12 mm de diamètre dans un assemblage à double cisaillement avec plaque métallique médiane.

La commission de la norme SIA 265 a rendu attentifs les utilisateurs à ce fait en février 2008 par l’intermédiaire d’une communication [64]. Seul un recalcul des assemblages avec des valeurs d’examen actualisées (actions, caractéristiques du matériau, géométrie de l’assemblage) permet de clarifier si une structure porteuse existante avec des assemblages par broches dimensionnés avec les Tables pour la construction en bois 2 (1990) présente un risque au niveau de la sécurité. b

5.0 4.0 3.0 Modèle

2.0

Valeurs des Tables

1.0 0.0 0

50

100

150

Epaisseur du bois a m [mm]

200

as t as a m = b-t

25 Maintenance des structures porteuses en bois

Norme SIA 265:2003 Avec le remplacement de la norme SIA 164:1981/92 par la norme SIA 265:2003 les règles pour les assemblages par broches ont été modifiées. Les bases de cette modification sont détaillées dans [64].

Lors de l’examen d’assemblages réalisés selon la norme SIA 164:1981/92, il apparaît que l’espacement minimal des broches dans le sens des fibres a été augmenté de 6 d à 7 d. La valeur d’examen de la résistance ultime pour des assemblages peut néanmoins être déterminée selon la norme SIA 265:2003 pour autant que l’espacement entre les connecteurs dans le sens des fibres pour du bois non fissuré dans la zone de l’assemblage ne soit pas inférieur à 6 d. Ce faisant, on tiendra compte de l’espacement effectif des broches entre elles dans le sens des fibres lors de la détermination du facteur de réduction kred. Si la distance au bord chargé en bout de pièce parallèle au fil selon la norme SIA 265 n’est pas respectée, la résistance ultime de l’assemblage est limitée par la rupture locale dans cette zone (déchirement, cisaillement).

Aucun modèle de résistance universel qui couvre ce cas n’est connu du groupe de travail SIA 269/5.

Figure 20 Liaison de l’arbalétrier et de la membrure horizontale au montant, assurée par des chevilles, tiré de [25].

Norme SIA 265:2012 Dans le cadre de la révision partielle de la SIA 265 les erreurs rédactionnelles et techniques ont été corrigées et la norme SIA 265 a été mise à jour afin de refléter l’état actuel de la technique. Les bases de cette révision sont détaillées dans [65].

Pour les connecteurs de type tige, l’évaluation de la résistance caractéristique à la pression latérale du bois, du moment d’écoulement caractéristique du connecteur (résistance plastique en flexion) et du coefficient de réduction pour plusieurs connecteurs alignés dans la direction de l’effort ont été dans une large mesure harmonisés avec les règles de l’Eurocode 5, resp. de la DIN 1052.

Pour les règles de dimensionnement et les vérifications spécifiques aux broches, le but est d’améliorer la sécurité d’application des directives des normes et l’adaptation des valeurs de calcul au niveau de la norme DIN 1052:2008-12 [23]. En conservant la forme de l’approche passée, une méthode ’simplifiée’ est introduite dans la révision partielle de la norme SIA 265, pour la détermination des valeurs de calcul. Une méthode alternative ’plus précise’ en annexe de la révision partielle de la norme SIA 265 doit permettre dans certains cas une optimisation du dimensionnement, mais rester toujours plus simple dans l’application que la détermination des valeurs de calcul dans l’Eurocode 5 [49] et que la méthode de calcul ’plus précise’ de la norme DIN 1052:2008-12.

3.3.8.4 Assemblages chevillés Dans les assemblages bois-bois des structures historiques, les chevilles servent souvent à assurer de manière constructive la position des pièces et pour la reprise d’efforts de traction des pièces sollicitées avant tout en compression. Sur la base de [59, 66], un modèle de vérification de la sécurité structurale pour des chevilles individuelles sollicitées au cisaillement dans des assemblages bois-bois, a été introduit dans la norme SIA 269/5 à l’annexe B. Des assemblages comportant plusieurs chevilles sont plutôt rares dans les constructions historiques, et il n’existe pas d’essais sur l’interaction de plusieurs chevilles. Par conséquent les vérifications se limitent à une seule cheville.

Les chevilles n’ont souvent pas de section circulaire, mais dans de nombreux cas, les vérifications peuvent néanmoins être effectuées de manière approximative avec des sections circulaires de remplacement.

26 Maintenance des structures porteuses en bois

3.4 Evaluation de l’état [5] L’évaluation de l’état apprécie l’état d’ensemble de la structure porteuse ou d’éléments uniques et fournit une estimation sur l’évolution future de l’état. L’évaluation porte sur la sécurité structurale, l’aptitude au service, la durabilité ainsi que la robustesse. Pour la robustesse, il s’agit d’étudier les conséquences des détériorations dues aux actions accidentelles ou aux influences de l’environnement sur la sécurité structurale et la stabilité. Il convient d’étudier si une défaillance est annoncée par de grandes déformations et peut être ainsi détectée à temps.

Si l’on ne peut pas procéder à l’évaluation de l’état avec une fiabilité suffisante, on pourra effectuer l’étude d’intervention en liaison avec des risques acceptés définis, un pronostic du comportement ainsi qu’en fixant les valeurs limites correspondantes y compris les mesures d’observation et de sécurité qui y sont liées (méthode observationnelle selon SIA 260).

L’évaluation de l’état se fonde en général sur une analyse quantitative de la sécurité structurale et de l’aptitude au service au moyen de vérifications déterministes.

3.4.1 Analyse quantitative L’analyse quantitative de la sécurité structurale et de l’aptitude au service doit déterminer si les vérifications déterministes (ou probabilistes) correspondantes sont concluantes. On évaluera le choix du modèle de la structure et l’influence des paramètres déterminants sur le résultat de la vérification. Lorsqu’une vérification de la sécurité structurale n’est pas concluante, il faut évaluer si le mécanisme de défaillance déterminant est accompagné de signes avertisseurs avant d’atteindre la résistance ultime. On évaluera également si un examen détaillé supplémentaire pourrait fournir de nouvelles informations.

3.4.2 Analyse empirique On procédera à une analyse empirique notamment lorsque les vérifications déterministes ou probabilistes de la sécurité structurale se révèlent impossibles ou insuffisamment fiables. Dans une analyse empirique, on pourra présumer que la sécurité structurale est suffisante si l’ensemble des conditions suivantes est satisfait: • aucune détérioration ni aucun défaut réduisant la résistance n’ont été observés sur la structure • la structure a fait preuve d’un comportement satisfaisant sur une durée de service suffisamment longue • des constatations analogues ont été effectuées sur le comportement de structures comparables • aucun changement d’utilisation n’est prévu pour la durée d’utilisation restante • une défaillance de la structure et les conséquences qu’elle entraînerait peuvent être classées dans les risques acceptables.

Lorsque la sécurité structurale est présumée suffisante sur la base d’une analyse empirique, on prendra des mesures de sécurité supplémentaires. Celle-ci seront fixées pour l’objet considéré en fonction des critères suivants: • importance de l’ouvrage et potentiel de dommages • type de défaillance de la structure porteuse (avec/sans signes avertisseurs) • possibilités de surveillance du comportement de la structure • possibilités de contrôles de l’utilisation • prise en considération du rapport coûts-risques • possibilités de limiter les dommages.

Les mesures de sécurité supplémentaires à prendre en considération sont les suivantes: • restrictions d’utilisation et limitation de la durée d’utilisation restante • limitation des charges utiles (le cas échéant par des mesures constructives) • surveillance du comportement de la structure porteuse (contrôle par mesures, inspections intermédiaires) • surveillance permanente ou périodique de l’utilisation • installation de dispositifs automatiques d’alarme et de sécurité • préparation de mesures d’urgence • élaboration des mesures à prendre en cas d’alarme • établissement de plans d’évacuation.

3.4.3 Mesures urgentes de sécurité Des mesures urgentes de sécurité seront prises lorsque la sécurité n’est manifestement plus assurée. Les mesures urgentes de sécurité à prendre en considération sont les suivantes: • restrictions d’utilisation • mesures urgentes liées à la construction, par exemple le soutènement ou l’étayage de la structure • renforcement de la surveillance • mise hors service et fermeture de l’ouvrage • alarme des personnes en danger • évacuation des personnes et des biens menacés.

27 Maintenance des structures porteuses en bois

3.4.4 Prévision sur l’évolution de l’état La prévision sur l’évolution de l’état doit contenir des indications sur l’évolution prévisionnelle de l’état de la structure porteuse ainsi que sur sa sécurité structurale et son aptitude au service pour la durée d’utilisation restante spécifiée dans la convention d’utilisation. Dans ce contexte, on tiendra compte de la modification prévisible des actions, des résistances ultimes et du comportement de la structure en accordant une attention particulière aux mécanismes de détérioration possibles.

Le pronostic concernant l’évolution de l’état de la structure par rapport à la durabilité du bois peut être effectué, de manière qualitative, conformément à la classification des éléments de construction dans les classes de risque selon la directive EMPA/LIGNUM ’Préservation du bois dans le bâtiment’ [39], classification effectuée lors du relevé de l’état de la structure, en comparant les mesures préventives effectives avec celles recommandées dans ladite directive, pour la classe de risque concernée. La norme SN EN 335-1 [41] distingue 4 classes d’emploi applicables en Suisse pour le bois mis en œuvre. Les Tables pour la construction en bois 1 (2005) [34] contiennent une vue d’en-

Figure 21 Valeurs indicatives pour la durée d’utilisation de bois avec différentes durabilités naturelles dans différentes situations de l’élément de construction.

Situation de l’élément de construction A l’air libre, avec contact permanent avec le terrain A l’air libre, sans contact permanent avec le terrain A l’air libre, protégé des intempéries sous abri

semble des différentes situations, voir figures 18 et 19.

L’humidité du bois et la durée d’exposition sont les critères de base de la classification.

Pour une estimation de la durée d’utilisation, des valeurs indicatives en fonction de la durabilité naturelle d’une essence de bois, pour diverses situations d’un élément de construction sont fournies à la figure 21.

Pour d’autres situations d’éléments de construction soumis à l’influence de l’humidité, les durées d’utilisation présentent, en fonction des détails, les mêmes ordres de grandeur. Ces valeurs ont été fixées dans la norme SIA 269/5 en se basant sur [69, 70] et sur les commentaires reçus lors du processus de consultation. La figure 22 indique la durabilité naturelle (classes de durabilité) d’essences de bois indigènes.

En cas de dommages consécutifs à une attaque de champignons et d’insectes, le diagnostic et le pronostic concernant une extension du dommage seront effectués sur la base de la directive EMPA/LIGNUM ’Champignons et insectes destructeurs du bois; analyse, pronostic, lutte’. [47].

Durée d’utilisation indicative, en années1) de bois présentant une classe de durabilité naturelle 1 2 3 4 5 plus de 25 15–252) moins de 5 moins de 5 moins de 5 plus de 502)

40–502)

25–402)

12–252)

moins de 5

illimité2)

illimité2)

illimité2)

illimité2)

jusqu’au 202)

1) En tenant compte des règles de la protection constructive du bois (détails de construction, assemblages, etc.), voir la norme SIA 265, chiffres 7.1 et 7.2.

2) En cas de situation défavorable (exécution des détails, climat, traitement de surface, etc.), la durée d’utilisation peut être sensiblement plus courte.

Figure 22 Durabilité naturelle d’essences de bois indigènes (classes de durabilité) selon la SN EN 335-2 [42].

Essence de bois Epicéa Sapin Mélèze Douglas Pin Hêtre Frêne Châtaigner Chêne

Durabilité naturelle2) d’essences indigènes envers Champignons xylophages Capricorne des maisons 4 SH 4 SH 3-4 S 3-4 S 3-4 S 5 D 5 D 2 D3) 2 D

2) Durabilité naturelle contre les champignons: 1 = très durable à 5 = non-durable L’aubier de toutes les essences de bois se range dans la classe de durabilité 5.

Classe 1 seulement pour certains bois d’œuvre exotiques Durabilité naturelle contre les insectes: D = durable, S = aubier vulnérable (bois de cœur résistant) SH = bois de cœur vulnérable 3) Vulnérable au longicorne Hesperophanes cinereus

Vrillette SH SH S S S S S S S

28 Maintenance des structures porteuses en bois

Figure 23 Classes d’emploi pour le bois mis en œuvre d’après le genre de menace et recommandations pour l’utilisation ou non d’une protection chimique dans les constructions selon [39] de [40].

Classes d’emploi pour le bois mis en œuvre d’après le genre de menace et recommandations pour l’utilisation ou non d’une protection chimique dans les constructions Conditions d’emploi Classe Domaine Genre de menace Recommandations et teneur en eau du d’emploi d’application bois

sec en permanence teneur en eau env. 10 % couvert (au sec), sans contact avec le terrain teneur en eau 10-18 % couvert (risque de pénétration d’humidité), sans contact avec le terrain teneur en eau occasionnellement > 20 %

éléments de construction dans des locaux habités avec chauffage central bois de construction facile à contrôler bois de construction difficile à contrôler locaux humides humidité relative de l’air parfois 70 %

aucune

Variante 1 sans protection chimique: durabilité naturelle du bois1) 1-5

insectes

1-5

–

insectes

D, {S, SH}

attaques de moisissures et de champignons xylophages pas exclues

1-5 si difficile à contrôler: 1-3, (4,5)

petites sections en plein air abrité (lambris) sections moyennes à grandes en plein air abrité (ossature) caves non ventilées

pas de pourriture, bleuissement pas de pourriture, bleuissement et moisissures, insectes pourriture, insectes

1-5

Iv P1 B + si difficile à contrôler évent.

P, F P1 évent. P2 évent. B P1 évent. P2 B, Iv P1

3.1

petites sections en plein air (lambris, lattes de clôtures)

3.2

sections moyennes à grandes en plein air (ossature)

4

mâts, traverses, pieux, estacades, bois dans l’eau (transition air/eau), etc.

faible risque de 1, 2, (3), {4,5} pourriture tant que l’eau peut s’écouler; bleuissement, dégradation par les intempéries pourriture, 1, 2, (3), {4,5} bleuissement, insectes, dégradation par les intempéries pourriture par les 1, (2), {3}, D champignons xylophages (y c. pourriture molle); insectes

0

1.1 1.2 2.1

2.2 2.3

2.4 non couvert, sans contact avec le terrain teneur en eau > 20 %

en contact avec la terre ou avec l’eau teneur en eau en permanence > 20 %

1-4

1, 2, (3), {4,5}

Variante 2 avec protection chimique: label de qualité Lignum et classe de protection2) –

B, Iv P2 B, W P3 évent. P2

P, B, Iv, W P4 évent. P2/3

P, Iv, W, évent. E selon la situation P4 à P8

1) Classification de la durabilité naturelle des bois, voir figure 22: 1 = durabilité la plus élevée, jusqu’à 5 = la plus faible ( ) = durabilité naturelle généralement suffisante; un traitement peut toutefois être recommandé dans certaines conditions d’utilisation. { } = selon la mise en œuvre, les exigences de longévité, le climat, l’exposition, etc.

D = résistant aux insectes.

2) Définition des labels de qualités Lignum (substances actives) et des classes de protection P1–P8 (profondeur de pénétration) voir [40].

29 Maintenance des structures porteuses en bois

Figure 24 Exemple de classe d’emploi en fonction de l’exposition selon [39] tiré de [40].

1.1 2.2

1.2 0

2.2

3.1

2.3

3.1

0

2.1 0

0

3.2

2.4 4

4

3.5 Recommandation d’intervention [5] La recommandation d’intervention constitue la base pour la décision de principe du propriétaire de l’ouvrage concernant la marche à suivre. La recommandation d’intervention peut comprendre les options suivantes: • acceptation de l’état existant • correction immédiate de l’état existant par des mesures urgentes de sécurité • instauration de mesures de sécurité supplémentaires • exécution d’un examen détaillé supplémentaire • modification de la surveillance et de l’entretien • interventions en vue d’une remise en état, d’une rénovation et/ou de modifications • remplacement de l’ensemble de la structure ou d’éléments isolés • mise hors service • déconstruction.

La recommandation d’intervention tiendra bien entendu compte de la faisabilité, voir chapitre 4 et 5. Il est essentiel en outre de consulter le cas échéant les autorités de protection incendie, et pour un ouvrage protégé, l’organe en charge des monuments historiques.

2.3

30 Maintenance des structures porteuses en bois

4

Etude d’intervention

4.1 Introduction L’étude d’intervention suite à un examen s’appuie sur la décision de principe du propriétaire de l’ouvrage concernant l’utilisation prévue de la structure et la marche à suivre. Les interventions de maintenance liées à l’exploitation ou à la construction seront définies dans le cadre de l’étude d’intervention et planifiées pour la durée d’utilisation restante [5].

La surveillance et l’entretien conformes aux plans correspondants comptent parmi les interventions de maintenance liées à l’exploitation.

Sur la base de la recommandation d’intervention figurant dans l’étude d’intervention, les interventions de maintenance liées à la construction sont projetées et

mises en œuvre. Dans ce cadre, les exigences des monuments historiques, celles de l’isolation thermique, acoustique ainsi que de la protection incendie seront prises en compte tout comme dans le cas de structures en bois, les exigences de la préservation du bois.

Comme pour les mesures qui s’appliquent aux nouvelles constructions, les interventions de maintenance liées à la construction sont projetées par phase. La première phase est désignée concept d’intervention et correspond à la phase d’avant-projet selon le modèle de prestation SIA 112. La deuxième phase, le projet d’intervention, correspond à la phase de projet selon le modèle de prestation SIA 112 [94].

4.2 Concept d’intervention Le concept d’intervention consiste en particulier à étudier les différentes solutions sous la forme de variantes de maintenance et de les évaluer, afin de permettre au propriétaire de l’ouvrage de faire le choix de la variante à retenir. Le concept d’intervention sera consigné dans un rapport qui contiendra en règle générale les éléments suivants:

• les motifs, la formulation des objectifs, la délimitation • les bases de l’étude de variantes • la description des variantes de maintenance et de leur faisabilité • les critères de comparaison des variantes • la description et la justification de la variante de maintenance recommandée • les vérifications supplémentaires à effectuer dans la prochaine phase du projet.

• les données sur les limitations de l’exploitation et de l’utilisation pendant la réalisation des interventions de maintenance [94].

4.3 Projet d’intervention Le projet d’intervention correspond à la variante de maintenance retenue. Il est établi et soumis à approbation, avec les coûts et l’échéancier requis pour sa réalisation. Il se conclut par la décision de principe du propriétaire de l’ouvrage sur sa mise en œuvre. Le projet d’intervention sera consigné dans un rapport qui contient en règle générale les éléments suivants:

• mandat, objectifs et spécifications résultant du concept d’intervention • description et motivation de la variante de maintenance retenue • description des mesures pour garantir la pérennité • utilisation pendant la mise en œuvre de la variante de maintenance • prise de position sur la proportionnalité de la variante de maintenance • description des valeurs matérielles ou culturelles préservées ou, le cas échéant, mises en évidence par le projet • organisation du projet, programme de construction et coûts • données sur l’assurance qualité lors de l’exécution [94].

31 Maintenance des structures porteuses en bois

4.4 Etude d’intervention pour des bâtiments monuments historiques 4.4.1 Introduction Les mesures de conservation des bâtiments historiques doivent être conçues et réalisées en respectant la charte de Venise [74], qui sert de base reconnue à la prise en compte de la structure essentielle d’un ouvrage témoin du passé.

En règle générale une équipe de planification composée de spécialistes de la protection des monuments, d’architectes, d’ingénieurs et d’autres spécialistes se charge de l’étude d’intervention dans le cas d’objets du patrimoine bâti. Le service spécialisé définit les modes de conservation de la substance historique et d’intervention sur celle-ci. Il assume, en commun avec le maître de l’ouvrage et ses mandataires, la responsabilité des décisions pour le programme des travaux [21].

Cette mission exigeante requiert, pour l’ensemble de l’équipe de planification, l’expérience nécessaire dans le traitement des bâtiments historiques et la connaissance des tâches et des bases de la conservation du patrimoine bâti.

4.4.2

Répartition des rôles dans la conservation du patrimoine bâti en Suisse

Propriétaires publics et privés La responsabilité de la conservation du patrimoine bâti incombe principalement aux propriétaires, qu’ils soient publics ou privés [21].

Organisations de droit privé Les nombreuses organisations de droit privé contribuent à sensibiliser le public, au niveau national, régional ou local, à l’intérêt de la conservation des monuments historiques. Ces organisations sont politiquement indépendantes; elles ont qualité, à certaines conditions, de recourir contre les décisions des autorités [21].

Cantons Selon l’art. 78 de la Constitution fédérale les cantons sont responsables de la protection de la nature et du patrimoine. Cette notion s’étend à la protection des paysages, des sites construits, des sites évocateurs du passé ainsi que des curiosités naturelles et des monuments; elle embrasse donc les tâches liées à l’archéologie et à la conservation des monuments. Les services spécialisés cantonaux veillent à l’exécution efficace et adéquate des mandats constitutionnel et législatif. Ils sont responsables des mesures applicables à leur domaine, telles que l’inventoriage, le suivi des travaux, la gestion des ressources, l’archivage et le travail de relations publiques. Les cantons peuvent instituer des commissions spécialisées, aptes à déléguer leur responsabilité à des services communaux spécialisés.

Lorsque des objets sont sous la protection ou soutenus financièrement par la Confédération, ces services cantonaux collaborent avec l’Office fédéral de la culture (OFC) [21].

Confédération L’OFC est le service fédéral compétent pour l’archéologie, la protection des sites construits et la conservation des monuments historiques. Lors de l’exécution des tâches de la Confédération, il lui incombe la responsabilité de faire respecter les intérêts de la conservation du patrimoine. La Confédération soutient la protection du patrimoine bâti par l’allocation de subventions destinées à la sauvegarde, l’acquisition, l’entretien, l’étude et la documentation de sites construits, de sites évocateurs du passé ou de monuments dignes de protection [21].

Commission fédérale des monuments historiques (CFMH) La CFMH est une commission consultative. Elle conseille le Département de l’intérieur sur toutes les questions touchant à l’archéologie, à la protection des sites construits et à la conservation des monuments historiques. Elle établit des expertises à l’intention des autorités fédérales, notamment si l’accomplissement d’une tâche de la Confédération pourrait altérer sensiblement un objet [21].

4.4.3

Tâches et principes importants de la conservation du patrimoine culturel bâti

La conservation du patrimoine culturel bâti signifie entretenir, conserver et maintenir. Un bien culturel devrait être conservé en maintenant l’intégralité de sa substance et toutes les empreintes du temps. Des modifications ultérieures peuvent également participer à l’authenticité d’un bien culturel.

La conservation des monuments, c’est-à-dire la maintenance et l’entretien régulier des éléments importants pour la conservation du patrimoine, est la mesure la plus simple, la plus adéquate et souvent aussi la plus économique pour les pérenniser. La remise en état des monuments comprend les mesures de conservation et de sécurité, de réparation (restauration) et de rénovation. Les mesures de remise en état sont souvent à mettre sur le compte d’une conservation incorrecte, voire absente. Toutes les mesures de remise en état doivent s’orienter en priorité sur la réversibilité, ce qui signifie qu’il faut mettre en œuvre des mesures qui puissent être démontées dans une phase ultérieure sans que l’essence historique n’en subisse une modification permanente [21], [72].

32 Maintenance des structures porteuses en bois

4.4.4

Concepts de remise en état des monuments historiques

Conservation Conserver signifie préserver, maintenir. Conserver est le principe premier de la gestion du patrimoine culturel bâti. Les mesures de conservation et de sécurité ont pour but de protéger l’état matériel de l’existant et de prévenir, sans intervention d’importance, de nouvelles pertes de substance. Les mesures de conservation ont la priorité absolue sur les autres mesures. L’état matériel de l’existant devrait être le moins possible modifié.

Ainsi la conservation peut signifier garder le témoin du patrimoine dans un état fragmentaire [73], [25].

Réparation (restauration) La fonction, l’utilisation ou la valeur d’usage d’un monument nécessitent souvent une remise en état, une réparation ou une rénovation qui vont au-delà des mesures de conservation.

Réparer, restaurer signifie reconstruire. Lors de la réparation, en relation avec la sécurité et la conservation de l’état existant, des points faibles et des défauts ponctuels sont corrigés, de nouvelles pièces sont introduites, sans déprécier la substance d’origine. Pour les ouvrages, on distingue la réparation pure de la réparation avec ajouts.

Lors de la réparation avec ajouts, des dégâts sont corrigés par l’adjonction de pièces supplémentaires insérées dans l’existant.

Dans la réparation pure, les défauts sont corrigés au sein de la substance historique existante. Cette méthode permet d’atteindre une homogénéité supérieure de l’état existant qu’elle soit fonctionnelle, formelle et matérielle ainsi que dans la technique de construction.

La plupart du temps, cette opération conduit cependant à des pertes dans la substance historique. La réparation s’efforce de combler les lacunes qui affectent l’apparence générale ou l’utilisation [73], [25].

Rénovation Rénover signifie remettre à neuf. Cette méthode de remise en état dans la conservation du patrimoine bâti est largement répandue; elle entre en jeu avant tout lorsque l’ouvrage est transformé.

La rénovation vise particulièrement une unité esthétique du monument, dans le sens d’un aspect extérieur remis à neuf. Dans cette démarche un ensemble cohérent est privilégié. Afin qu’une rénovation puisse être considérée comme une mesure de conservation, il convient que les bases de la conservation des monuments historiques soient observées. Les mesures de rénovation doivent par principe assumer l’évolution du monument avec toutes ses strates historiques. Les nouvelles exigences doivent être intégrées dans l’exis-

tant dans la mesure du possible sans intervention dans la substance historique (mesures additives). Les modifications devraient être réversibles.

La rénovation permet alors à l’ouvrage existant d’ajouter une page à son histoire, sans entraver son développement futur.

La rénovation doit être comprise comme un service rendu à l’original, qui n’est pas affecté dans son essence, mais qui est protégé d’atteintes ultérieures [73], [25].

Principes guidant la conception et l’exécution des mesures de rénovation des monuments historiques En résumé, les principes suivants s’appliquent lors de la conception et la réalisation de mesures de rénovation de monuments historiques (extraits de [21] Principes pour la conservation du patrimoine culturel bâti en Suisse): • Les objets du patrimoine doivent, dans toute la mesure du possible, être conservés dans l’état où ils nous ont été transmis.

• Toute intervention de conservation et de restauration doit être réversible dans la mesure du possible.

• L’étendue et la portée de l’intervention doivent être réduites au minimum.

• Les éléments historiques doivent être réparés plutôt que remplacés.

• Un objet du patrimoine doit être conservé avec les traces significatives de son ancienneté.

• Pour les travaux de conservation et restauration, il convient d’utiliser des matériaux et d’appliquer des techniques qui ont fait leurs preuves.

• Au sein de l’équipe de planification des travaux, les décisions concernant les modes de conservation de la substance historique et d’intervention sur celle-ci appartiennent au service spécialisé.

• Dans les procédures d’autorisation, le service spécialisé se prononce sur les mesures prévues, à l’attention de l’autorité compétente.

• Les caractéristiques dignes de protection des alentours d’un objet du patrimoine doivent être conservées.

• Les normes en vigueur ne doivent pas être appliquées aux objets du patrimoine sans un examen approfondi. Dans chaque cas particulier, il convient d’examiner la possibilité de déroger aux normes, complètement ou partiellement, ou la possibilité d’atteindre l’objectif par d’autres mesures appropriées.

4.4.5

33 Maintenance des structures porteuses en bois

4.5 Sécurité incendie des ouvrages existants 4.5.1 Prescriptions L’entrée en vigueur le 1er janvier 2015 des prescriptions de protection incendie 2015 ouvre de nouveaux champs pour la construction en bois, dans les nouvelles constructions, mais aussi pour les bâtiments existants. Des éléments en bois peuvent désormais être mis en œuvre pour toutes les affectations et géométries du bâtiment. Les nouvelles prescriptions maintiennent le niveau de protection des personnes tandis qu’une optimisation économique est visée dans la protection des biens [76], ce qui signifie que les coûts des mesures de protection incendie sont tendanciellement réduits [75]. Selon l’article 2.1 de la norme de protection incendie AEAI (NPI) [2], les prescriptions de protection incendie s’appliquent aux bâtiments et aux autres ouvrages à construire ainsi que, par analogie, aux constructions mobilières. Selon l’article 2.2 de la norme de protection incendie AEAI (NPI) [2] les bâtiments seront rendus conformes aux prescriptions de protection incendie, suivant un principe de proportionnalité: a) en cas de transformation, d’agrandissement ou de changement d’affectation importants de la construction ou de l’exploitation; b) lorsque le danger est particulièrement important pour les personnes.

4.5.2 Mesures Il arrive très souvent que les anciens bâtiments en bois ne respectent pas les prescriptions de protection incendie valables actuellement. Des mesures sont alors nécessaires pour atteindre les objectifs de protection. Dans ce cadre, les moyens déployés devraient être proportionnés au bénéfice escompté en cas d’incendie. Des adaptations techniques de protection incendie de bâtiments, d’installations ou d’équipements existants doivent ainsi être mises en œuvre, dans la mesure où elles se situent dans un rapport de proportionnalité avec la réduction du risque incendie que l’on peut raisonnablement exiger. Des voies d’évacuation adéquates assurant avant tout la protection des personnes, leur réhabilitation et leur adaptation aux prescriptions de protection incendie en vigueur ont la priorité.

Concept de protection incendie Les concepts de protection incendie contiennent les mesures techniques, organisationnelles et de construction nécessaires pour atteindre les objectifs. Les concepts standards ancrés dans les prescriptions de protection incendie (NPI Art. 10) [2] sont la solution la plus simple et la plus économique dans la plupart des projets de nouvelles constructions. Lors de l’adaptation de bâtiments existants, il est souvent plus judicieux cependant de recourir à des concepts de protection incendie alternatifs spécifiques à l’objet (NPI Art. 11). Il est alors possible de prendre en compte les spécificités de l’objet, ce qui procure une flexibilité dans la conception. Afin de déterminer un concept de protection incendie optimal pour un ouvrage existant dans la phase initiale du projet, il

convient de prendre contact à temps avec les autorités de protection incendie. Des concepts alternatifs sont évalués en tant que solution individuelle. Il faut démontrer que les objectifs de protection sont atteints à l’aide des mesures alternatives.

Protection incendie dans les monuments historiques La législation régissant la protection incendie dans les monuments historiques varie entre les cantons.

4.5.3

Objectifs de protection Les monuments historiques sont des ouvrages d’une valeur culturelle unique qui ne peuvent être remplacés en cas de sinistre. L’objectif est donc d’une part de protéger les composants originels de la destruction par le feu, grâce à des mesures de protection incendie efficaces, et d’autre part de veiller à ne pas déprécier ou détruire ces mêmes composants par ces mesures de protection. La détermination des mesures de protection incendie est un compromis entre conservation du patrimoine bâti et protection incendie en équilibre entre objectifs de protection, intérêts et conditions limites. L’autorité de protection incendie détermine ces mesures en concertation avec la protection des monuments et le maître de l’ouvrage.

Concept de protection incendie Dans les ouvrages du patrimoine, des solutions standards sont ainsi rares. Le plus souvent des concepts alternatifs entrent en jeux soutenus par des mesures de compensation.

Mesures de protection incendie organisationnelles Les mesures d’ordre organisationnel telles que l’interdiction de fumer, la limitation du nombre d’occupants ou une restriction d’utilisation n’affectent pas ou très peu la structure essentielle d’un ouvrage témoin du passé.

Dans l’esprit de la conservation du patrimoine, les possibilités de la protection incendie organisationnelle devraient donc être vérifiées en priorité et épuisées, avant d’envisager d’autres mesures. De cette manière des interventions étendues sur les composants originels de la construction peuvent être réduites, voire évitées.

Mesures de protection incendie techniques L’implantation d’installation sprinkler, de détection incendie ou d’extraction de fumée/chaleur comptent au rang des mesures techniques de protection incendie.

Elles permettent une amélioration de la sécurité incendie avec des moyens relativement limités, ainsi que la compensation d’écarts face à la norme en matière de durée de résistance au feu ou de formation de compartiments coupe-feu. De cette manière, des adaptations de construction ou des interventions nuisibles à la conservation des composants originels de la construction ne sont pratiquement plus nécessaires.

34 Maintenance des structures porteuses en bois

Mesures de protection incendie portant sur la construction La mise en œuvre de mesures de protection incendie de construction est souvent nécessaire, à l’image de la construction, l’extension ou la réhabilitation de murs coupe-feu ou de compartiments coupe-feu ou l’aménagement de nouveaux compartiments ou voies d’évacuation.

Ces interventions dans la structure existante devraient être résolues en ajoutant des éléments structurels qui puissent être démontés dans le futur sans occasionner de dégâts.

L’important est de les incorporer de manière réfléchie dans le bâtiment. La lisibilité de la situation historique devrait être affectée de la manière la plus réduite possible.

Il faut donc viser une matérialisation moderne et mesurée des mesures de construction. Des interventions structurelles dans les composants originels de la construction ou des démolitions devraient être évitées. Les transformations ou les adjonctions devraient se situer dans la mesure du possible dans les zones du bâtiment qui ne sont pas sensibles.

En particulier pour les mesures de protection incendie liées à la construction, il est important d’impliquer de manière précoce la conservation du patrimoine bâti.

4.6 Confortement parasismique des constructions existantes 4.6.1 Sécurité sismique des ouvrages existants En Suisse, les dangers liés aux séismes ont longtemps été sous-estimés. Les premières dispositions sismiques n’ont ainsi été introduites dans les normes de structure qu’en 1970 (Norme SIA 160:1970). Sur la base des nouvelles connaissances acquises dans l’ingénierie sismique et dans la sismologie, les exigences ont été ensuite nettement renforcées dans la norme SIA 160:1989 et successivement dans la norme SIA 261:2003.

Près de 95 % du parc immobilier existant a cependant été construit avant 2003. Les anciennes normes ne considérant pas le séisme, ou de manière rudimentaire, une grande partie des bâtiments présentent donc une sécurité sismique insuffisante sur la base des exigences actuelles [77].

Figure 25 Répartition du patrimoine bâti en fonction de l’année de construction (en haut) et selon les générations de norme (en bas) sur la base des données du recensement fédéral de la population de l’an 2000 [77] et [81].

300 000 250 000 200 000 150 000 100 000 50 000 0 avant 1 919

1 919– 1 945

2

3

1 945– 1960

1 961– 1970

1

4

1 971– 1980

1 981– 1990

1 991– 2000

1 dès 2004 5 % 2 1990–2003 16 % 3 1971–1989 24 % 4 avant 1970 55 %

Norme SIA 269/8 ’Maintenance des structures porteuses – Séisme’ Alors que pour les nouvelles constructions les coûts des mesures liées au séisme sont en général limités, le confortement d’ouvrages existants selon les normes de structure en vigueur SIA 260-266 peut conduire à des coûts considérables, voire disproportionnés.

La norme SIA 269/8 ’Maintenance des structures porteuses – Séisme’ [14] remplace le cahier technique SIA 2018 [22] et règle la vérification parasismique des ouvrages existants ainsi que la sécurité sismique à atteindre lors du confortement en tenant compte de la proportionnalité [78].

En principe, les bâtiments existants devraient respecter les exigences de la norme, tout comme les nouvelles constructions. Si les mesures de confortement nécessaires sont disproportionnées, la norme SIA 269/8 autorise à accepter un niveau de sécurité inférieur. Il convient dans ce cas de mettre en œuvre les mesures qui ont la plus grande portée tout en restant proportionnées. Le niveau de sécurité proportionné visé (facteur de conformité) est déterminé sur la base d’une analyse de risques. Dans ce cadre, la proportionnalité des mesures parasismiques est évaluée à l’aide de ’l’efficacité des mesures’ (Norme SIA 269/8). L’efficacité des mesures est le rapport entre la réduction du risque due aux mesures, évaluée en terme monétaire, et le coût des mesures parasismiques [78].

Afin de limiter néanmoins le risque pour les personnes, les facteurs de conformité minimaux définis dans la norme doivent être atteints. Une règle d’exception s’applique aux ouvrages avec un risque particulièrement faible pour les personnes (Norme SIA 269/8).

4.6.2

35 Maintenance des structures porteuses en bois

4.6.3 Mesures de confortement parasismique La conception et la concrétisation des mesures de confortement parasismique pour des bâtiments existants est une mission exigeante. Elle requiert souvent de la part de l’ingénieur des études et des recherches approfondies ainsi que des connaissances et de l’expérience dans le génie parasismique, afin d’atteindre une efficacité des interventions la plus élevée possible.

Un confortement parasismique adéquat devrait s’appuyer sur l’interaction de trois caractéristiques des structures, à savoir la rigidité, la résistance et la capacité de déformation. Le but premier du confortement devrait être la correction des principaux points faibles du comportement parasismique [77]. Dans [77] et [81] les stratégies suivantes du confortement parasismique sont décrites: • Améliorer la régularité • Renforcer • Augmenter la ductilité • Affaiblir • Réduire les actions sismiques par l’amortissement • Diminuer la masse • Modifier l’affectation Dans la pratique, c’est souvent une combinaison de plusieurs stratégies qui est mise en œuvre. En principe les mêmes critères de conception et de concrétisation parasismiques s’appliquent aux bâtiments en bois existants ou à construire.

Confortement parasismique des ouvrages en bois Puisque les sollicitations de séisme sont constituées de forces d’inertie, les actions sismiques sont en général notablement plus faibles pour les bâtiments en construction bois que pour les constructions massives en raison de la masse inférieure du bois.

Il arrive souvent que le système de stabilisation des bâtiments en bois existants, composé d’éléments linéaires ou surfaciques en paroi, en toiture ou en plancher, soit sousdimensionné face aux efforts de vent ou de séisme. Lors du confortement nécessaire du système de stabilisation, il faut favoriser la régularité de la structure en plan et en élévation, et le centre de rigidité devrait être le plus proche possible du centre de masse [79]. Les liaisons des planchers et de la toiture avec les parois de stabilisation doivent souvent aussi être renforcées car leur taux de conformité est insuffisant.

Les sollicitations sismiques sont des actions cycliques qui se traduisent par des sollicitations alternées des assemblages. Les assemblages traditionnels tels que les joints par contact, les embrèvements, les tenons et mortaises, capables de ne reprendre que des efforts en compression, doivent être renforcés dans les bâtiments existants de telle manière à ce qu’ils soient aptes à assumer aussi les efforts de traction dus au

séisme. Les assemblages, les liaisons et les ancrages des constructions en bois doivent par principe être vérifiés en matière d’inversion des efforts et renforcés si nécessaire. Les renforcements des liaisons et des assemblages doivent être conçus de manière à être ductiles (moyens d’assemblage avec haute capacité de déformation) afin de dissiper l’énergie (sous forme de chaleur) en cas de séisme. Les liaisons, les assemblages et les éléments de construction existants sollicités en traction perpendiculaire au fil, dont le comportement est fragile, doivent être confortés de manière à ne pas représenter le maillon faible de la construction. En cas de séisme, ils ne doivent donc pas subir, avec suffisamment de sécurité, de rupture prématurée [79].

Mesures de confortement parasismique des bâtiments historiques Les monuments historiques et les biens culturels sont uniques et font partie intégrante de notre identité.

C’est pourquoi, pour les monuments historiques, la protection de l’objet est en première ligne, alors que pour les bâtiments ’normaux’ c’est la protection des personnes qui prime [80].

Les composants du patrimoine culturel bâti sont particulièrement menacés par le séisme, car la résistance des matériaux qui les composent, et par conséquent la résistance de leur structure porteuse, est réduite en raison du processus de vieillissement. De plus on atteint souvent dans ces bâtiments la limite technique de la construction [80].

Les monuments historiques, en comparaison aux bâtiments dits ’normaux’ dont la durée d’utilisation selon les normes atteint seulement environ 50 ans, doivent résister pendant une durée bien supérieure.

Des mesures de confortement doivent donc être rapportées à un dimensionnement au séisme plus sévère.

Des règles correspondantes ne sont pour l’heure pas encore disponibles [80]. La sécurité sismique d’un ouvrage peut également être évaluée sur la base des séismes auxquels il a résisté.

Les mesures de construction visant à réduire les dégâts du séisme doivent correspondre aux principes de la conservation du patrimoine bâti (voir chapitre 4.4). En particulier le principe de réversibilité doit être observé et les interventions dans les composants originels de la construction doivent être évitées ou réduites au minimum.

Un groupe de travail interdisciplinaire composé de représentants des monuments historiques, d’architectes et d’ingénieurs du génie parasismique sous la conduite du service de coordination de la confédération pour la mitigation des séismes élabore actuellement un guide pratique sur cette thématique.

4.6.4

36 Maintenance des structures porteuses en bois

4.7 Mesures de préservation du bois pour les ouvrages existants 4.7.1 Introduction Un relevé de l’état détaillé, un diagnostic des causes des dégâts et un pronostic de leur évolution, réalisés dans le cadre d’un examen, constituent la condition préalable et les bases pour une conception et une réalisation performantes des réparations des dégâts causés par les intempéries, les champignons ou les insectes. Ceci est particulièrement valable pour les dégâts occasionnés par les champignons ou les insectes [47].

4.7.2

Mesures et processus

Remédier aux causes des dégâts La cause de l’attaque du bois par des champignons ou des insectes est notamment une humidité trop élevée sur une longue période. Il s’agit donc de prendre des mesures de physique du bâtiment ou de construction qui assurent une construction où l’humidité reste dans des limites adéquate la plupart du temps [47].

Mesure de protection active Si les mesures de physique du bâtiment ou de construction ne suffisent pas à éviter le développement des dégâts par les champignons et les insectes, il faut mettre

en œuvre des traitements curatifs, chimiques ou thermiques, pour lutter contre la mérule ou les insectes lignivores. La lutte par des moyens chimiques ou thermiques nécessite cependant des connaissances et une expérience spécifiques, si bien qu’il faut la réserver aux professionnels qualifiés [47].

Réparation des dégâts Les travaux de réparation nécessaires et les interventions de renforcement de la construction en bois dépendent du degré de dégradation et de l’affectation envisagée.

Selon les cas, qu’il s’agisse d’une construction ’normale’ ou protégée par les monuments historiques, différents concepts de remise en état peuvent être envisagés.

Mesures de préservation préventives Les mesures de préservation préventives qui sont aussi valables pour les ouvrages existants figurent dans le Lignatec 1/1995 ’Préservation du bois dans le bâtiment, directive EMPA/Lignum’ [39]. Les mesures préventives contre les champignons et les insectes lignivores figurent dans le Lignatec 14/2001 ’Champignons et insectes destructeurs du bois’ [47].

4.8 Mesures de protection contre le bruit dans les ouvrages existants 4.8.1 Introduction Les exigences des habitants et des utilisateurs des bâtiments en relation à la protection contre le bruit n’ont cessé de croître, aussi bien entre les pièces et les unités d’utilisation qu’envers le bruit extérieur. La norme SIA 181 ’Protection contre le bruit dans le bâtiment’ [82], qui fixe les exigences de protection phonique pour les nouveaux bâtiments prend en compte cet état de fait par des exigences accrues par rapport à sa version de 1988. Il est donc fréquent, en particulier pour les bâtiments anciens, spécialement ceux construits en bois, que les prescriptions actuelles vis-à-vis de l’isolation phonique ne soient pas remplies.

S’il est vrai que la norme SIA 181:2006 s’applique aux nouveaux bâtiments, selon l’ordonnance sur la protection contre le bruit (Art. 32 al. 3) [83], les mêmes exigences s’appliquent en principe lors de la mise à niveau (rénovation) ou de la modification importante d’ouvrages existants. Si le respect de ces exigences s’avère disproportionné, l’autorité d’exécution peut octroyer des dérogations dans le permis de construire [84].

Protection contre le bruit dans les ouvrages existants Dans la construction en bois, il est possible d’atteindre pour les planchers et les parois des valeurs d’isolation phonique équivalentes à la construction massive sur la base de constructions multicouches présentant une 4.8.2

masse sensiblement inférieure. Il faut pour ce faire attacher une importance particulière à la composition correcte et optimisée de ces éléments. La distance entre les couches, le matériau et la rigidité de la liaison des couches jouent ainsi un rôle de premier plan.

Il faut donc favoriser dans la mesure du possible des distances élevées, une masse surfacique des couches suffisante et une liaison peu rigide entre les couches (dissociation) [85].

Lors de la conception et la réalisation de mesures techniques de protection contre le bruit dans les constructions de parois, de planchers et de toitures existants, il est possible d’appliquer les mêmes principes qu’aux nouvelles constructions. Des informations relatives à la protection phonique des planchers en bois peuvent être extraites de la publication Lignatec 22/2008 ’Isolation phonique des planchers’ [86].

Puisque les couches porteuses apportent aussi leur contribution phonique à l’ensemble de la construction, le choix des mesures d’amélioration ou de renforcement de planchers et de parois dépend souvent aussi des exigences phoniques. Par exemple, il arrive que le choix se porte sur une solution de dalle mixte bois-béton comme mesure de renforcement de planchers existants, plutôt que sur une solution composée intégrant uniquement des panneaux à base de bois (structure nervurée).

37 Maintenance des structures porteuses en bois

4.9 Protection thermique et contre l’humidité dans les bâtiments existants 4.9.1 Introduction La protection thermique des ouvrages existants revêt aujourd’hui une importance de premier plan. Actuellement, 30 % de la consommation d’énergie primaire est dédiée au chauffage des bâtiments, et près de deux tiers de la surface de référence énergétique se trouve dans des bâtiments d’habitation. Puisque près de 4/5 des bâtiments ont été construits avant 1990, leur réhabilitation thermique présente aujourd’hui un potentiel d’économie d’énergie important qu’il convient d’exploiter. La politique climatique nécessite un besoin urgent d’agir et c’est pourquoi, sur la base de la loi sur le CO2, les propriétaires d’immeubles sont soutenus lors de la réhabilitation thermique de leurs biens par le Programme Bâtiments [87].

4.9.2

Prescriptions

Modèle de prescriptions énergétiques des cantons (MoPEC) En Suisse, la législation dans le domaine de la consommation énergétique est du ressort des cantons. Afin d’harmoniser ces prescriptions et leur mise en application, la conférence des directeurs cantonaux de l’énergie a élaboré un ’Modèle de prescriptions énergétiques des cantons’ (MoPEC). A ce jour, c’est la version 2008 du document qui s’applique [89]. La mise en pratique du MoPEC 2014 [100], qui constitue la base pour la mise à niveau des prescriptions à l’état de la technique actuel, est en cours dans les cantons.

Son entrée en vigueur progressive devrait s’achever en 2020. Les modèles de prescription ne visent pas une harmonisation complète des prescriptions énergétiques, mais une harmonisation des prescriptions dans certains domaines partiels délimités. Les parties B-G du module de base du modèle de prescription contiennent les exigences minimales posées aux cantons par la législation fédérale. La section B, ’Exigences en matière d’isolation thermique des bâtiments’, contient les exigences minimales posées aux ouvrages chauffés ou rafraîchis.

Les valeurs U limites ainsi que les valeurs limites pour les besoins énergétiques des nouvelles constructions ou des transformations y sont en outre définies. La vérification d’une protection thermique suffisante pour toutes les constructions est nécessaire, qu’il s’agisse de nouvelle construction ou de transformation, même si des exceptions sont possibles, notamment pour les monuments historiques.

Norme SIA 380/1:2009 ’L’énergie thermique dans le bâtiment’ [90] Harmonisée avec le MoPEC 2008, la norme SIA 380/1:2009 ’L’énergie thermique dans le bâtiment’ détaille les exigences minimales de protection thermique. En ce qui concerne les ponts thermiques, la seule différence de prescription de la norme SIA 380/1:2009 entre les transformations et les nouvelles constructions, est que lors de transformations, les ponts thermiques d’éléments d’enveloppe adjacents concernés par la transformation soient assainis si cela s’avère techniquement possible et économiquement supportable [88].

Norme SIA 380/1:2016 ’Besoins de chaleur pour le chauffage’ [101] La norme SIA 380/1:2016 [101] avec un nouveau titre ’Besoins de chaleur pour le chauffage’, est en vigueur depuis le 1er décembre 2016. Il s’agit d’une version révisée de la norme SIA 380/1:2009 qui se base sur les objectifs du MoPEC 2014. Jusqu’à l’entrée en vigueur du MoPEC 2014, il convient de conduire les vérifications conformément à la norme SIA 380/1:2009.

Une vérification selon la norme SIA 380/1:2016 n’est valable aujourd’hui qu’en relation avec une vérification pour le label Minergie 2017.

Norme SIA 180:2014 ’Protection thermique, protection contre l’humidité et climat intérieur dans les bâtiments’ [91] La norme SIA 180:2014 décrit les exigences posées au confort thermique et aux conditions de risque pour les constructions. Elle règle entre autres les exigences envers la protection thermique d’été et la protection contre l’humidité [88].

4.9.3

Protection thermique et contre l’humidité dans la construction en bois

Calcul de la valeur U dans les constructions en bois Grâce à ses caractéristiques thermiques favorables, le bois est le matériau idéal des enveloppes isolées.

Très souvent, les éléments de construction en bois isolés sont des constructions inhomogènes du point de vue de la physique du bâtiment. En effet, les couches d’isolation thermique sont en général disposées entre la structure porteuse en bois (sous forme d’éléments linéaires). Dans ce cadre, les sections de bois constituent des ponts thermiques, une inhomogénéité. Le calcul correct de la valeur U est plus complexe pour les systèmes inhomogènes que pour les systèmes homogènes. Une méthode simple est proposée dans [93] avec laquelle il est possible d’optimiser l’épaisseur des couches nécessaires avec une précision suffisante afin d’atteindre la valeur U souhaitée.

38 Maintenance des structures porteuses en bois

Etanchéité à l’air, au vent et diffusion de vapeur Dans les constructions en bois dotées d’isolation, une composition adéquate revêt une importance particulière. Ces constructions sont en général constituées de telle manière que les couches les plus étanches, par exemple des panneaux à base de bois denses ou des freins vapeur sous forme de feuille PE, se trouvent du côté chaud pour freiner ou entraver la pénétration de vapeur d’eau dans la construction. Afin que la vapeur d’eau qui a néanmoins pénétré dans la construction puisse s’évacuer par diffusion du côté froid, et ainsi assécher la construction, les couches extérieures doivent être diffusantes. Dans ce cadre les isolations aptes à absorber l’humidité peuvent présenter un avantage.

Une bonne étanchéité à l’air dans les constructions en bois isolées revêt également une importance particulière. En effet, les inétanchéités importantes peuvent laisser pénétrer de grandes quantités d’air chaud de l’intérieur vers l’extérieur, ce qui conduit d’une part à une déperdition thermique élevée et d’autre part peut mener à des dégâts d’humidité et de pourriture en raison de la condensation élevée et durable dans la construction. La couche d’étanchéité à l’air doit être disposée du côté chaud. Elle est composée habituellement de panneaux à base de bois dont les joints sont étanchés ou de feuilles étanches [92]. Afin de protéger l’isolation d’un refroidissement par le vent, il est bon de disposer également du côté froid une feuille coupevent, diffusante.

La protection thermique et contre l’humidité dans l’existant pose des exigences élevées en matière de conception et de réalisation. Lors de l’isolation ultérieure de construction en bois, il convient en principe de respecter les mêmes règles de composition que dans le cas de constructions neuves. Dans les toitures, les planchers et les parois existants en bois, on valorise souvent la possibilité d’exploiter les cavités disponibles entre les composants structurels. En raison d’un entraxe irrégulier et/ou de sections variables, le travail nécessaire à l’adaptation est en général plus important pour les ouvrages anciens. Dans ces cas, la mise en œuvre d’isolants insufflés ou en vrac peut se révéler judicieuse. La réalisation de la couche d’étanchéité à l’air dans les constructions existantes est également plus compliquée et coûteuse. Elle doit être soigneusement étudiée et réalisée, afin d’éviter les fuites et les dommages à la construction.

D’un point de vue physique du bâtiment, les isolations extérieures sont à privilégier. En raison de la protection des monuments historiques, les ouvrages à colombages et les constructions en maçonnerie avec des planchers et des structures de toiture en bois doivent souvent être isolés par l’intérieur. Bien qu’une isolation intérieure ne corresponde pas au principe de base de la physique du bâtiment qui consiste à disposer l’isolation du côté froid, elle peut néanmoins être réalisée aujourd’hui sous certaines conditions. La conception

et la réalisation de constructions avec isolation intérieure sont alors plus sophistiquées, et la vulnérabilité des constructions isolées à l’intérieur est plus élevée.

L’isolation intérieure conduit à un refroidissement du mur à colombages ou de la maçonnerie. Les têtes de solives ou de poutres des toitures et des planchers disposées dans ces murs reposent ainsi dans des zones où la température est inférieure. Dans ce cas, le mur a plus de difficulté à sécher lorsque l’humidité pénètre, en raison par exemple de la pluie chassée, et il existe un danger accru de formation d’eau de condensation et de pourriture. Le mur isolé doit être conçu dans ce cas du point de vue de la physique du bâtiment de telle manière, que l’eau de condensation puisse s’évacuer afin de ne pas conduire à des dégâts. Sur la face intérieure, il convient de favoriser l’assèchement par la mise en œuvre de freins vapeur adaptatifs et l’utilisation d’isolants avec une haute capacité d’absorption.

Le mur peut ainsi sécher aussi bien vers l’extérieur que vers l’intérieur. Il faut en outre éviter de disposer une couche étanche au sein de la construction et l’épaisseur d’isolation disposée à l’intérieur devrait être optimisée de telle manière que le refroidissement du mur et la formation d’eau de condensation ne soient pas trop élevés (contrôle du point de rosée) [96].

Les passages de solives de plancher et de poutres en toiture à travers la couche isolante doivent être étanchés de manière adéquate et durable, afin d’éviter que de l’air chaud chargé en humidité et susceptible de condenser ne pénètre dans la zone des têtes de poutres.

Il faut en outre s’assurer que la ventilation par les fenêtres suffise à compenser l’augmentation de l’humidité dans les bâtiments réhabilités thermiquement.

Dans le cas contraire, il sera nécessaire de recourir à une ventilation mécanique supplémentaire afin d’éviter tout dégât à la construction.

39 Maintenance des structures porteuses en bois

5

Interventions de maintenance portant sur la construction

5.1 Introduction Sur la base de la recommandation d’intervention, les interventions de maintenance portant sur la construction sont projetées dans le cadre de l’étude d’intervention

puis mises en œuvre. Dans les interventions de maintenance, on distingue entre la remise en état et la rénovation, d’une part, et la modification d’autre part [94].

5.2 Remise en état et rénovation Le but de la remise en état est d’assurer à nouveau la sécurité structurale et l’aptitude au service de la structure pour une durée déterminée. Dans la rénovation,

il s’agit d’atteindre un état qui soit comparable à la construction neuve. L’utilisation reste dans les deux cas ce qu’elle était, et n’est pas modifiée [3].

5.3 Modification La modification a pour but d’adapter la structure afin qu’elle soit à même de satisfaire aux nouvelles exigences du maître d’ouvrage. Selon l’ampleur de l’adaptation, la norme SIA 469:1997 ’Conservation des ouvrages’ [3] distingue trois types de modifications, à savoir adaptation (modernisation), la transformation, et l’agrandissement [94]. Ces termes sont définis comme suit:

• Adaptation: adaptation de l’ouvrage à des exigences modifiées, sans interventions importantes • Transformation: adaptation à des exigences modifiées, avec interventions importantes • Agrandissement: adaptation à des exigences modifiées, par l’intégration de nouveaux éléments de structure [3].

5.4 Interventions de maintenance liées à la construction dans les structures en bois Pour les structures en bois, les interventions de maintenance liée à la construction suivantes sont au premier plan: • Réparations locales ou renforcements de zones d’éléments de construction resp. d’assemblages individuels • Renforcement, réparation ou remplacement de l’ensemble d’un élément de construction • Extension de la structure au moyen d’éléments et de constructions additionnels [95] Afin d’atteindre une conception et une concrétisation adéquate des interventions de maintenance liées à la construction, la plupart du temps exigeantes, il est nécessaire que les personnes impliquées disposent des connaissances correspondantes, d’une formation professionnelle étayée, d’une large expérience et d’une habileté manuelle.

Le chapitre 5.5 décrit des exemples sélectionnés d’intervention de réparation et de renforcement, tandis que les tableaux 1 et 2 du chapitre 5.6 donnent une vue d’ensemble des procédés standards et spéciaux mis en œuvre.

Réparation Lors de la réparation, des éléments de construction ou des assemblages endommagés sont remis en état, avec pour but de rétablir la capacité portante et la déformation d’origine de la structure porteuse (éléments de construction et assemblages).

Renforcement Si la structure porteuse présente des points faibles de résistance ou de rigidité, ou si des exigences accrues sont posées à la résistance et à la rigidité en raison du changement d’utilisation, la structure porteuse ou des parties de celle-ci doivent être renforcées. Le cheminement des efforts dans la construction devrait rester inchangé lors d’un renforcement pur. Si les structures porteuses ou les éléments de construction sont modifiés par l’addition de constructions, étayés, déchargés ou renforcés par des structures auxiliaires, le flux des efforts est alors modifié.

Les effets des interventions de réparation ou de renforcement qui conduisent à une modification du comportement porteur ou de déformation de la structure porteuse, doivent être étudiés et vérifiés avec attention lors de l’analyse structurale [95].

Lors de la conception et la réalisation d’interventions de maintenance portant sur la structure, il faut viser des modifications favorables en termes de robustesse et de comportement en cas d’actions accidentelles telles que l’incendie ou le séisme [95].

Avant de traiter les défauts ou les dégâts causés à la structure porteuse dans le cadre de la remise en état ou de la modification, il convient d’identifier les causes des dégâts et les mécanismes ayant conduit à ces derniers. Dans le cas de dégâts liés aux champignons ou aux insectes dans les constructions en bois, il faut remédier aux causes, par exemple une humidité élevée en raison de défauts liés à la physique du

40 Maintenance des structures porteuses en bois

bâtiment, d’inétanchéité de toiture et en façade, de remontées capillaires dans la maçonnerie, de locaux humides, etc. A l’issue des réparations ou du renforcement de la structure porteuse ou de parties de celleci, il convient de protéger ces éléments [95].

Assemblages collés Lors de mesures liées à la construction qui impliquent la résistance d’adhésifs ou de collages afin d’assurer la sécurité structurale ou l’aptitude au service, il faut s’assurer de l’adéquation de l’adhésif et du processus de mise en œuvre par des essais. Ces essais correspondront dans la mesure du possible aux conditions d’utilisation ultérieures. Le procédé de fabrication de

l’assemblage doit être soumis à un contrôle de qualité afin de garantir que la fiabilité et la qualité de l’assemblage correspondent à la spécification technique.

Les contrôles et l’assurance qualité pour les assemblages collés sont réglés sur le principe dans la norme SIA 265, et les directives quant à la réalisation sont également valables dans une forme adaptée pour la maintenance. Des indications pratiques pour l’assai nissement d’éléments de construction en bois avec utilisation d’adhésifs sont résumées dans [98] [95].

Pour la préparation de collages surfacique, il convient de nettoyer soigneusement les surfaces et de corriger les défauts de planéité par rabotage ou ponçage.

5.5 Exemple d’interventions de réparation et de renforcement 5.5.1

Réparation d’éléments de structures et d’assemblages

5.5.1.1 Assainissement de fissures Si un élément de construction présente une résistance insuffisante en raison de la formation de fissures dans le bois ou de délaminations des joints de collage dans le lamellé collé, l’injection de colle dans les fissures peut se révéler adéquate pour la remise en état. La condition préalable pour ce faire est que l’ouverture de la fissure n’excède pas 10 mm et que les surfaces des lèvres de la fissure ne présentent qu’une dissociation des fibres faible à modérée. L’assainissement de fissures avec des adhésifs fait appel aujourd’hui à des systèmes bicomposants. Des systèmes d’adhésifs adaptés, utilisés en Suisse et en Europe, sont énumérés à la figure 26.

Pour une liaison performante entre le bois et l’adhésif,

Figure 26 Sélection d’adhésifs pour l’assainissement de fissures [97].

Système d’adhésif

Viscosité (mPas à 20 °C)

Astorid GSA-Harz (neue Holzbau Lungern) Jowat 2K Résine époxyde bicomposant 692.30 Rotafix Structural Adhesive 400cc Mastic Purbond RE 3040

Masse à injecter Purbond RE 3064 WEVO EP20 avec durcisseur B20

9000

le choix de l’adhésif adéquat est important, toute comme la qualité des surfaces à encoller et la technique permettant d’amener l’adhésif au sein de la fissure. Il importe dans ce cadre que les lèvres de la fissure soient entièrement encollées et qu’il ne subsiste aucune lacune ou poche d’air. Les travaux préparatoires, le traitement préalable des fissures ainsi que les travaux d’injections doivent être effectués par des spécialistes qualifiés bénéficiant d’une expérience correspondante.

Le processus et les phases de travaux de l’assainissement des fissures dans les éléments de construction en bois sont décrits de manière détaillée dans [97].

Épaisseur max. du joint déclarée

Origine

25 000 (à 25 °C) 36 500

Limite d’utilisation/durée de polymérisation/résistance complète (à 20 °C) 80–100 min/24 h/n.r. (à 23 °C) 30 min/2 h/>24 h

4 mm

Suisse

3 mm

Suisse

n.r.

6 h/48 h/n.r.

12 mm

Royaume-Uni

pâteux

10 min/après 30 min 4 mm, en pratique Résistance suffisante pour jusqu’à 4 cm le mise en œuvre/injection avec Purbond RE 3064 10 min/2 h/>24 h 4 mm, en pratique jusqu’à 4 cm 80 min/6 h/16 h 4 mm (8 mm application limitée)

n.r.

Suisse

Suisse Allemagne (avec certification Z-9.1-750, valable jusqu’au 29.01.2020)

41 Maintenance des structures porteuses en bois

5.5.1.2 Réparation locale/reconstruction de poutres Pour des poutres ayant subi des dégâts locaux, par exemple occasionnés par la pourriture ou les insectes au niveau des appuis ou des têtes de poutre, le remplacement des zones affectées est nécessaire. Lors de la cette opération, du bois, des panneaux à base de bois ou des pièces métalliques sont généralement mis en œuvre. Ces éléments sont liés à la partie restée saine du porteur soit par des moyens mécaniques soit par des collages. Les liaisons mécaniques, qu’il s’agisse de clous, de vis, de broches, d’anneaux ou de crampons, ont l’avantage de pouvoir être réalisées comparativement de manière simple en conditions de chantier. Les liaisons collées ont l’avantage en revanche de ne présenter pratiquement aucun jeu et d’être très rigides. Leur réalisation sur le chantier est en revanche notablement plus complexe et délicate et ne devrait être effectuée que par des personnes qualifiées.

Au sens de la protection des monuments historiques, on distingue deux types de remise en état, d’une part la réparation (reconstruction) et d’autre part la réparation avec ajout. Dans la réparation au sens strict du terme, il s’agit de conserver l’aspect originel dans la mesure du possible, alors que dans la réparation additive, la substance existante ne devrait pas être dépréciée.

Remplacement partiel avec des assemblages collés Pour un remplacement partiel avec des assemblages collés, des liaisons sont mises en œuvre aussi bien internes par tiges métalliques encollées, qu’externes intégrant des éléments de construction collés en bois ou en panneaux à base de bois.

Figure 27 Reconstruction de têtes de poutre avec des assemblages collés.

1 Joint en flexion avec tiges métalliques encollées 2 Tiges métalliques ou en polyester avec prothèse en béton de polymère 3 Lamelles encollées

1

2

3

Dans les assemblages avec des tiges métalliques encollées, on utilise la plupart du temps des barres d’armatures ou des tiges filetées, collées dans le bois à l’aide de résines époxy, ou d’adhésifs à base de résorcine ou PU. En lieu et place des tiges métalliques, des barres polyester renforcées à la fibre de verre peuvent également être mises en œuvre. Dans ce procédé, la partie détruite du bois est substituée par un béton de résine polymère. Les barres de polyester servent alors d’armature pour l’introduction de la charge dans la poutre.

Les tiges encollées permettent de transmettre des charges de traction et de compression dans la direction de leur axe aux pièces à assembler. Les solutions avec tiges encollées, en particulier avec des tiges métalliques, entrent en jeu lorsque des charges importantes doivent être transmises.

Une méthode adéquate pour la reconstruction de poutres est la substitution de la zone affectée par le collage surfacique de lamelles de bois ou de matériaux à base de bois. La zone endommagée du porteur est éliminée, et la partie encore intacte est profilée en échelon dans l’axe de la poutre. Des lamelles sont ensuite insérées dans ces échelons et collées entre elles et avec la partie saine de la poutre (voir figure 27).

Lors du collage, il convient de respecter les indications du chapitre 5.5.2.1 et celle de [98]. La pression de collage sera assurée par vissage ou par des presses.

Dans ce cas, les charges sont transmises par les joints de collage, dont il convient de vérifier la sécurité structurale. La réalisation des assemblages par collage décrits plus haut est complexe, et ils ne devraient être réalisés que par des entrepreneurs spécialisés ou des fournisseurs de systèmes.

42 Maintenance des structures porteuses en bois

Remplacement ponctuel avec des moyens d’assemblages mécaniques Les réparations additives pour les poutres s’effectuent le plus souvent par des moises qui sont liées par des moyens d’assemblages mécaniques à la partie saine des éléments (voir figure 28).

Dans la reconstruction, une ’pièce de rechange’, dont la forme au moins est la plus fidèle possible à l’original, est liée à la partie saine de la pièce. Dans les

Figure 28 Réparation additive pour des têtes de poutres.

1 Moises en bois ou en panneaux à base de bois 2 Moises en acier 3 Corbeau (profil U à plat avec étrier)

1

2

3

Figure 29 Reconstruction de têtes de poutre avec des assemblages mécaniques.

1 Assemblage à mi-bois vertical 2 Assemblage à mi-bois horizontal 3 Assemblage par broches et tôle entaillée

1

2

3

liaisons avec moyens d’assemblage mécaniques, des liaisons à mi-bois sont souvent réalisées, car elles sont relativement faciles à mettre en œuvre. Des assemblages par broches avec des tôles entaillées sont adéquats lorsqu’une performance accrue est demandée à l’assemblage (voir figure 29).

43 Maintenance des structures porteuses en bois

5.5.2

Renforcement d’éléments de construction et d’assemblages

5.5.2.1 Renforcement de porteurs en flexion Liaisons mécaniques avec porteurs complémentaires Une technique la plupart du temps simple et économique pour le renforcement de poutres en flexion consiste à disposer un élément supplémentaire en partie inférieure ou supérieure du porteur. La condition préalable nécessaire est qu’il existe une hauteur suffisante. Afin d’augmenter la performance ou pour réduire la hauteur statique, les deux éléments sont liés mécaniquement afin de réaliser une poutre composée, par exemple à l’aide de chevilles en bois, d’anneaux, de crampons, de broches, de boulons de charpente ou de vis. Si l’élément supplémentaire n’est pas conduit jusqu’aux appuis (voir figure 30) on s’assurera que la poutre existante est à même de reprendre l’ensemble de l’effort tranchant à l’appui.

Lors du calcul du renforcement et de la vérification statique, on tiendra compte des phases de construction et de l’historique du chargement. En effet, le fait que la mesure de renforcement soit effectuée en charge ou sur le système déchargé par un étayage joue un rôle

Figure 30 Poutre composée.

1 avec crampons 2 avec vis entièrement filetées 3 renforts latéraux

1

2

3

déterminant dans la répartition des contraintes.

Si la hauteur est limitée et l’accessibilité garantie, la poutre en flexion peut également être renforcée latéralement par des poutres ou des lames en bois ou en panneaux à base de bois; si les renforts latéraux reposent comme l’existant sur des appuis et si la charge est transmise directement, et non pas à travers les poutres existantes, une liaison entre ces éléments est généralement inutile. Un vissage ou un clouage horizontal constructif sert avant tout à assurer la position des renforts latéraux. Si la charge est transférée de la poutre existante dans les renforts latéraux ou vice versa, c’est-à-dire que l’appui d’un des éléments est indirecte, la liaison mécanique entre les poutres doit être conçue et dimensionnée en fonction des forces de cisaillement qui s’y exercent.

44 Maintenance des structures porteuses en bois

Liaisons collées avec du bois, des lamelles en panneaux à base de bois ou des armatures encollées Si une augmentation notable de la résistance ou de la rigidité est nécessaire, il est possible de renforcer les poutres fléchies à l’aide de collage. Cette solution offre l’avantage d’apporter une augmentation conséquente de la performance avec une utilisation réduite de matériaux.

Les réparations avec des lamelles de bois sont au premier plan. De manière analogue au lamellé collé, des lames sont collées couche après couche dans la partie supérieure ou inférieure de l’élément à renforcer.

Si des lames en bois ou en dérivé du bois avec des caractéristiques mécaniques supérieures sont mises en œuvre dans la partie en traction du porteur, un meilleur comportement de rupture peut être atteint (rupture ductile en compression par flexion) et l’effet du renforcement est ainsi supérieur. Le choix du lamibois pour les éléments de renforcement se révèle dans ces cas particulièrement judicieux. Le pressage des lames supplémentaires, lors du collage, s’effectue normalement par vissage.

Une préparation soigneuse des plans de collage (nettoyage et planage des irrégularités par ponçage ou rabotage) et le respect des indications du fournisseur de l’adhésif (teneur en eau du bois, hygrométrie et température de l’air, épaisseur maximale des joints de collage, pression de collage) sont les conditions sine qua non d’un collage fonctionnel.

Des renforts avec des barres métalliques encollées sont surtout adaptés lorsque la hauteur disponible est par-

Figure 31 Renforcement collé.

1 avec lames en bois ou en matériaux dérivés du bois 2 avec tiges métalliques encollées

1

2

ticulièrement réduite et que la résistance, mais avant tout la rigidité, doit être notablement augmentée.

Les barres métalliques sont encollées avec un procédé spécial, qui nécessite des dispositifs adaptés. Ces travaux sont exécutés par des spécialistes formés par le fournisseur du système.

Le système des tiges métalliques encollées est aujourd’hui souvent appliqué pour la liaison des éléments de construction en bois dans les nouvelles structures, lorsqu’une haute efficacité de la liaison est souhaitée. La liaison entre les barres en acier et le bois est en général assurée par un adhésif bi-composant à base de résine époxy.

5.5.2.2 Renforcement solivage Lors du renforcement de solivages, il s’agit en général d’améliorer le comportement vibratoire ou la rigidité.

En plus des solutions énumérées au chapitre 5.5.2.1, des variantes de renforcement composées avec des panneaux à base de bois ou avec des dalles de compression en béton sont adéquates et économiques.

Lors du renforcement du solivage, outre les mesures aptes à augmenter la résistance ou la rigidité du plancher il faut prêter attention à la réalisation des appuis du plancher. Des appuis de plancher avec des liaisons à mi-bois doivent souvent être renforcés en raison des sollicitations en contraintes perpendiculaires au fil trop élevées dues à des entailles, ou des contraintes de cisaillement excessives au niveau des tenons.

45 Maintenance des structures porteuses en bois

Structures mixtes bois-béton La nouvelle dalle de compression coulée sur le solivage existant est liée au bois par des vis, des anneaux ou des armatures encollées. Il s’agit dans ce cas la plupart du temps d’une liaison semi-rigide entre la partie béton et le bois. La rigidité de la liaison dépend du système de liaison et du nombre de connecteurs.

Pour le calcul statique, la section mixte bois-béton est traitée comme une section en T, dont il convient de calculer la largeur participative du béton.

Lors de la mise en œuvre de la dalle béton, la couche porteuse existante en planches ou en panneaux à base de bois sert en général de coffrage. La partie béton permet alors de compenser les irrégularités du plancher existant. Grâce à la masse plus élevée et à l’incombustibilité du béton, un plancher mixte boisbéton permet d’améliorer notablement la protection incendie et l’isolation phonique.

Structures composées par collage bois-panneaux à base de bois (revêtement supérieur ou inférieur) Afin de renforcer le plancher, des panneaux à base de bois sont collés directement sur les solives existantes.

Dans de nombreux cas, le solivage existant possède une résistance suffisante, si bien que le collage du revêtement a pour but avant tout d’augmenter la rigidité et permettre ainsi de satisfaire à l’aptitude au service. En général, le panneau de renfort est collé en partie supérieure des solives, mais il peut être également disposé en face inférieure, voire sur les deux faces. Le collage permet d’obtenir une liaison rigide

Figure 32 Renforcement de solivage.

1 plancher mixte bois-béton 2 plancher composé bois-panneaux à base de bois

1

2

entre le solivage et les panneaux à base de bois et ainsi un degré d’efficacité élevé des mesures de renforcement.

Pour le collage, il convient de respecter les indications du chapitre 5.5.2.1 et [98]. Afin d’atteindre une qualité de surface adéquate pour le collage des poutres existantes, il faut cependant compter avec un travail conséquent, en particulier pour les solivages anciens.

La pression nécessaire au collage sur le chantier est obtenue par vissage. Les panneaux à base de bois mis en œuvre sont en général le lamibois, ou les panneaux trois plis, plus rarement les panneaux de particules. En principe, il est également possible de réaliser la liaison par des moyens mécaniques comme des vis ou des clous. L’efficacité de la liaison est cependant dans ces cas passablement plus faible en raison de la flexibilité pour un entraxe des organes d’assemblage raisonnable. Pour le calcul statique, ces éléments composés sont considérés comme des poutres en T ou en double T. Si le panneau de renfort est disposé unilatéralement on obtient un plancher dit nervuré, alors que si des panneaux sont disposés sur les deux faces, on parle de structure en caisson.

46 Maintenance des structures porteuses en bois

5.5.2.3 Renforts pour la reprise de sollicitations de traction perpendiculaire au fil Liaisons transversales, réductions de section, évidements, poutres à inertie variable et poutres courbes La résistance du bois perpendiculaire au fil étant particulièrement faible et le comportement en rupture fragile, il convient d’éviter dans la mesure du possible de telles sollicitations dans les éléments de construction en bois. Dans les structures en bois existantes cependant, il n’est pas rare de rencontrer des éléments de construction sollicités à la traction perpendiculaire, par exemple des liaisons transversales, des entailles, des évidements, des poutres courbes ou à inertie variable.

Afin d’éviter une rupture fragile et dans le but d’augmenter la résistance, il est la plupart du temps sensé et nécessaire de renforcer localement ces éléments à la traction perpendiculaire.

Figure 33 Renforts par plaques collées ou armatures (collées ou vissée).

1-4 Renforts avec des

lames collées en

bois ou en panneaux

à base de bois 5-8 Renforts ave des

tiges métalliques

encollées, des vis

entièrement filetées

ou des tiges avec

filetage adapté au bois.

1+5 Liaison transversale 2+6 Réduction de section 3+7 Evidement 4+8 Poutre à inertie variable

1

Les renforts, destinés à reprendre les efforts de traction perpendiculaire au fil, sont constitués soit d’armatures (renforcement intérieur) soit de moises disposées à l’extérieur.

Les armatures sont constituées en général de tiges métalliques encollées (tiges filetées ou barres d’armatures profilées), des vis à bois entièrement filetées ou des tiges métalliques avec filetage adapté au bois. Pour les renforts extérieurs des plaques en contreplaqué ou en lamibois, des planches collées ou des plaques métalliques embouties sont de préférence utilisées. Pour les collages, on respectera les indications du chapitre 5.5.2.1 ou de [98]. La pression de collage est obtenue par vissage ou par des presses hydrauliques. Des renforts extérieurs avec des lamelles renforcées par fibre de verre sont en principes possibles, mais ne sont guère mis en œuvre en raison de leur coût.

Le calcul des renforts pour les liaisons transversales, les réductions de section, les évidements, les poutres courbes et à inertie variable est réglé dans la norme SIA 265 [15] à l’annexe D.

2

3

4

5

6

7

8

5.5.2.4 Renforts d’assemblages par boulons de charpente dans les fermes de toiture Les assemblages par boulons de charpente travaillent en général au cisaillement. Les boulons de charpente peuvent cependant aussi avoir la mission de maintenir les pièces à assembler dans la zone de liaison, et d’assurer la reprise des efforts de traction découlant des excentricités dans les assemblages des éléments de construction. Les assemblages dans les porteurs de toitures, constitués en général d’assemblages bois-bois à doubles sections cisaillées, intègrent le plus souvent un unique boulon pour des raisons de construction.

Pour les boulons de charpente sollicités au cisaillement dans ces nœuds, la place disponible pour les mesures de renforcement est en général limitée.

Crampons Grâce à l’extension des assemblages par boulons de charpente existants à l’aide de crampons (demi-crampons unilatéraux, ou avec dents des deux côtés) il est possible d’atteindre une augmentation importante de la performance de l’assemblage par une mesure très simple. Une liaison par crampons présente un comportement ductile, c’est pourquoi cette solution est préférée à une liaison par anneaux.

47 Maintenance des structures porteuses en bois

Plaques métalliques clouées Si une performance accrue est exigée, les crampons peuvent être remplacés par des plaques métalliques clouées. En raison des contraintes géométriques de l’existant, qui réduisent la place à disposition, les plaques métalliques doivent être exécutées sur mesure.

Ces mesures de renforcement exigent également un façonnage correspondant des éléments en bois. Dans leur principe ces renforts fonctionnent de manière analogue aux liaisons avec des demi-crampons, ce qui conduit à la nécessité de disposer de deux plaques par section de cisaillement. La réalisation de renforts par crampons ou plaques métalliques clouées impose le démontage d’au moins une partie des pièces qui aboutissent au nœud concerné.

Figure 34 Renforcement d’un assemblage avec plaques métalliques clouées.

4

Figure 35 Renforcement d’un assemblage avec des broches autoforeuses.

4

1

1

2

2

3

3

Broches/broches autoforeuses Un renforcement de l’assemblage avec des broches ou des broches autoforeuses à l’avantage de ne pas nécessiter de démontage, mais pose des exigences élevées à la réalisation. En effet, celle-ci a lieu sur le chantier et les exigences de précision dans le cas de liaisons par broches sont élevées. Dans ces variantes de renfort, il convient également de considérer que les différents types de moyens d’assemblage mis en œuvre (boulons de charpente, broches) présentent des rigidités différentes. En fonction du rapport des rigidités en présence, il faut alors déterminer quelle part de la charge totale peut être reprise par chaque système.

4

4

4

1 Panne 2 Moise 3 Jambe de force 4 Doubles plaques clouées, 4 clous striés, boulon de charpente

48 Maintenance des structures porteuses en bois

5.5.2.5 Renforts des liaisons d’arbalétrier et de jambes de force avec des embrèvements et des liaisons à mi-bois Dans les liaisons d’arbalétriers ou de jambes de force avec des embrèvements et des liaisons à tenon, la mesure de renforcement est destinée à reprendre l’effort axial agissant dans l’arbalétrier et le transmettre aux autres éléments en fonction de chaque composante (tirant, poteaux, etc.). Dans ce cadre il s’agit en général de pallier un avant-bois trop faible, une profon-

Figure 36 Exemples de renforcement d’un embrèvement.

1

deur d’entaille insuffisante, ou un tenon de section inadéquate. En raison des rigidités et des comportements de rupture différents entre l’assemblage existant et le renfort, il convient en général de reprendre l’ensemble de la charge par ce dernier.

Les figures 36 et 37 présentent des exemples de renforts avec des assemblages bois-métal.

1 Arbalétrier 2 Tirant 3 Moises métalliques 4 Broches autotoreuses 5 Poteau

1 2

2 3 4

5

Figure 37 Exemple de renforcement liaison tenonnée.

5

1 Poteau 2 Jambe de force/ aisselier 3 Surface de contact aisselier

2

3

1

3 4

49 Maintenance des structures porteuses en bois

5.5.2.6 Renforts d’assemblages par broches avec des vis entièrement filetées Le programme de recherche ’résistances des assemblages réalisés par vis autoforeuses entièrement filetées’ [99], a étudié la possibilité de renforcer une liaison bois-bois ou boismétal par broche grâce à des vis entièrement filetées. Les vis en tant que moyen de renforcement sont placées perpendiculairement à l’axe des broches au contact de celles-ci du côté du bois sollicité à la pression latérale. Les essais menés et le modèle de calcul dérivé basé sur la théorie de Johansen montrent que cette mesure de renforcement permet d’augmenter substantiellement la capacité portante lorsque le dimensionnement est adéquat et que la rupture fragile des assemblages par broche peut-être ainsi évité.

Figure 38 Assemblage renforcé par vis autoforeuse entièrement filetée [99].

Rd

Rd

Rd

a1

Rd

4R d

4R d

h

h

Cette mesure de renforcement nécessite un vissage précis des vis entièrement filetées de manière à ce qu’elles soient directement en contact avec les broches. Elle se révèle en revanche très simple à réaliser, performante, et présente de plus l’avantage de pouvoir augmenter la ductilité d’assemblage menacé par une rupture fragile.

4R d

4R d

a1

a1

a1

60

Figure 39 Comportement type d’un assemblage à rupture fragile et variantes d’assemblages renforcés ductiles [99].

50

Charge Rd en [kN]

40

30

4R d

4R d

4R d

h

h

h

20 Rd

Rd a1

Rd a1

a1

10 Rd

Rd Rd

a1<10dn0,4

a1<10dn0,4

a1<10dn0,4

0 0 Déformation en mm

3

6

9

12

15

50 Maintenance des structures porteuses en bois

Renforcement avec constructions supplémentaires Les renforcements avec des constructions supplémentaires sont mis en œuvre dans différentes situations.

D’une part lorsqu’il s’agit de décharger des structures qui présentent une résistance insuffisante, mais qui ne peuvent être modifiées en raison de leur valeur patrimoniale. Dans d’autres situations, ces constructions supplémentaires permettent de pallier une insuffisance d’une structure ou d’assemblages existants qui, même en ayant recourt à des moyens raisonnables de renforcement, n’atteindraient pas une sécurité structurale ou une l’aptitude au service suffisante.

Si la mise en œuvre de constructions complémentaires modifie substantiellement les rapports de rigidité et le cheminement des efforts au sein de la structure porteuse, il faut étudier et vérifier soigneusement les effets des actions. Les constructions complémentaires peuvent 5.5.3

Figure 40 Renforcement de la paroi pignon de la grange par une structure supplémentaire.

être réalisées en bois, en acier ou construction massive (béton ou maçonnerie).

La figure 40 présente l’exemple d’une grange jusqu’ici inutilisée. Une structure de type triangulée en bois a été montée à l’arrière de la paroi pignon. Elle assume en particulier la reprise des charges horizontales de vent et de séisme et les conduit dans le socle. Elle acquiert dans le même temps une fonction d’aménagement de l’espace intérieur. Cette structure permet en outre de faire l’impasse sur d’autres mesures plus compliquées de renforcement de la structure existante, ce qui lui permet d’apparaître aujourd’hui encore dans sa forme originelle.

Les forces horizontales sont transférées dans ce cas de la paroi pignon existante vers la nouvelle structure par des assemblages ponctuels, notamment au niveau des lisses horizontales en correspondance des pannes sablières.

51 Maintenance des structures porteuses en bois

5.6 Vue d’ensemble des mesures de renforcement pour les structures en bois porteuses [95].

Figure 41 Procédé type de réparation/renforcement.

Mesures Construction en bois usuelle Eléments métalliques formés à froid Vis à bois autoforeuses entièrement filetées Mixte bois-béton

Figure 42 Procédés spéciaux1) pour la réparation/ renforcement avec des adhésifs ou des collages.

Champ d’application Réparation, renforcement, remplacement Renforcement, assemblages Renforcement, assemblages

Moyen

Renforcement

Champ d’application Assemblage

Vissage-collage

Pression de collage assurée par des vis lors du collage de lames en bois massif jusqu’à une épaisseur de 35 mm et de panneaux à base de bois jusqu’à une épaisseur de 50 mm Armature, Adhésif adéquat renforcement (résine époxy), matériau composite

Injections, masticage Tiges métalliques encollées (tiges filetées, barres d’armature) Chevilles à injection

Comblement de fissure Armature, renforcement, assemblage Assemblage

Injection avec armature

Armature, renforcement, assemblage, reconstruction

Référence SIA 265

Homologation DIBt SIA 265, Littérature

Mesures Collage

Matériaux composites collés

Remarque

Moyen Adhésifs pour le bois adéquat Adhésifs pour le bois adéquats et vis autoforeuses partiellement filetées

Adhésif adéquat (résine époxy) Adhésif adéquat (résine époxy), barres métalliques Composants du système et accessoires Composants du système et accessoires

Différents systèmes également avec utilisation d’adhésifs. Prendre en compte les sollicitations supplémentaires sur le reste de la structure dues au poids du béton

SIA 265, Littérature

Remarque

Référence SIA 265 DIN 1052

Utilisé dans la construction Littérature en béton armé, peu d’expérience dans les structures en bois Littérature Réalisation par le fournisseur du système recommandée Dispositifs spéciaux nécessaires Dispositifs spéciaux nécessaires, réalisation par le fournisseur du système

1) Ces procédés nécessitent des conditions climatiques adaptées, une expérience spécifique ainsi qu’une assurance qualité

SIA 265

Homologation DIBt Homologation DIBt

52 Maintenance des structures porteuses en bois

6

Normes et littérature [1] Brühwiler E. (2011): Terminologie, principes et bases dans

le traitement des structures existantes. In: Documentation

SIA D0240, Maintenance des structures porteuses – per fectionnement et exemples. p. 9–31. Société suisse des

ingénieurs et des architectes, Zurich.

[2] Norme de protection incendie 1-15 (2015): Association des

établissements cantonaux d’assurance incendie AEAI, Berne.

[3] Norme SIA 469 (1997): Conservation des ouvrages. Société

suisse des ingénieurs et des architectes, Zurich.

[4] Norme SIA 260 (2013): Bases pour l’élaboration des projets

de structures porteuses. Société suisse des ingénieurs et des

architectes, Zurich.

[5] Norme SIA 269 (2011): Bases pour la maintenance des

structures porteuses. Société suisse des ingénieurs et des

architectes, Zurich.

[6] Norme SIA 269/1 (2011): Maintenance des structures

porteuses – Actions. Société suisse des ingénieurs et des

architectes, Zurich.

[7] Norme SIA 269/2 (2011): Maintenance des structures

porteuses – Structures en béton. Société suisse des ingénieurs

et des architectes, Zurich.

[8] Norme SIA 269/3 (2011): Maintenance des structures

porteuses – Structures en acier. Société suisse des ingénieurs

et des architectes, Zurich.

[9] Norme SIA 269/4 (2011): Maintenance des structures

porteuses – Structures mixtes acierbéton. Société suisse des

ingénieurs et des architectes, Zurich.

[10] Norme SIA 269/5 (2011): Maintenance des structures

porteuses – Structures en bois. Société suisse des ingénieurs

et des architectes, Zurich.

[11] Norme SIA 269/6-1 (2011): Maintenance des structures

porteuses – Structures en maçonnerie, partie 1: pierres

naturelles. Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zurich.

[12] Norme SIA 269/6-2 (2014): Maintenance des structures

porteuses – Maçonnerie, partie 2: Briques et parpaings.

Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zurich.

[13] Norme SIA 269/7 (2011): Maintenance des structures

porteuses – Géotechnique. Société suisse des ingénieurs et

des architectes, Zurich.

[14] Norme SIA 269/8 (2017): Maintenance des structures

porteuses – Séisme. Société suisse des ingénieurs et des

architectes, Zurich.

[15] Norme SIA 265 (2012): Construction en bois. Société suisse

des ingénieurs et des architectes, Zurich.

[16] Norme SIA 265/1 (2018): Construction en bois – Spécifica tions complémentaires. Société suisse des ingénieurs et des

architectes, Zurich.

[17] Norme SIA 160 (1970): Charges, mises en service et surveil lance des constructions. Société suisse des ingénieurs et des

architectes, Zurich.

[18] Norme SIA 160 (1989): Actions sur les structures porteuses.

Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zurich.

[19] Norme SIA 261 (2003): Actions sur les structures porteuses.

Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zurich.

[20] Cahier technique SIA 2017 (2000): Valeur de conservation

des ouvrages. Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zurich.

[21] Commission fédérale des monuments historiques

CFMH (2007): Principes pour la conservation du patrimoine

culturel bâti en Suisse vdf Hochschulverlag, Zurich.

[22] Cahier technique SIA 2018 (2004):

Vérification de la sécurité parasismique des bâtiments existants.

Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zurich.

[23] Lissner K., Rug W. (2004): Ergänzung bzw. Präzisierung

der Nachweisführung zur Stand- und Tragsicherheit sowie

Gebrauchstauglichkeit von Holzkonstruktionen in der

Altbausubstanz massgebenden Abschnitten der DIN 1052.

DGfH-Forschungsvorhaben E-2002/13. DGfH, Munich.

[24] Norme SN EN 1998-3 (2005): Eurocode 8 – Calcul des

structures pour leur résistance aux séismes – Partie 3:

Evaluation et renforcement des bâtiments. Société suisse des

ingénieurs et des architectes, Zurich.

[25] Görlacher R. et al. (1999): Historische Holztragwerke – Unter suchen, Berechnen und Instandsetzen. Sonderforschungs bereich 315, Universität Karlsruhe (TH), Karlsruhe.

[26] Müller A. (2008): Methoden der Zustandserfassung bei

Bauwerken aus Holz. In: Tagungsband zum Holzbautag Biel

2008, Überwachung, Instandhaltung und Renovation von

Bauten. BFH-AHB, Abteilung Weiterbildung, Biel.

[27] Studiengemeinschaft Holzleimbau e.V. (2006): Leitfaden zu

einer ersten Begutachtung von Hallentragwerken aus Holz.

Wuppertal.

[28] Norme SIA 164 (1981/92): Construction en bois. Société

suisse des ingénieurs et des architectes, Zurich.

[29] Norme DIN 4074-1 (2012): Classement des bois selon leur

résistance – Partie 1: Bois de sciage de conifères. Beuth

Verlag GmbH, Berlin.

[30] Norme SIA SIA 164 (1953): Construction en bois. Société

suisse des ingénieurs et des architectes, Zurich.

[31] Norme SIA 265 (2003): Construction en bois. Société suisse

des ingénieurs et des architectes, Zurich.

[32] Richter K. (2010): Plattenförmige Holzwerkstoffe: Einführung

und Übersicht. In: Dokumentation SIA D0235, Holzbau –

Ergänzende Festlegungen; Norm SIA 265/1, Bauteile aus

Holzwerkstoffen, Bemessungskonzept und Beispiele. p. 7–20.

Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zurich.

[33] Lignum (éd.) (2010): Bois et panneaux à base de bois,

Critères de qualité dans la construction et l’aménagement

intérieur. PPUR, Lausanne.

[34] Lignatec 21 (2008): Dérivés du bois dans les locaux – Fiche

technique pour la garantie d’une faible concentration de

formaldéhyde dans l’air des locaux. Lignum, Zurich.

[35] Gewerbeaufsicht Baden-Württemberg (2001). Richtlinie für

die Bewertung und Sanierung Pentachlorphenol (PCP)-be lasteter Baustoffe und Bauteile in Gebäuden (PCP-Richtlinie) (2001). consulté le 19.02.2019 sous http://www.gewerbeaufsicht.baden-wuerttemberg.de/ servlet/is/16493/6_3.pdf [36] OFSP (2010). Formaldéhyde à l’intérieur des locaux –

Informations et conseils au consommateur. OFSP, Berne [37] Graf E. (1991): Zur Problematik der Verbrennung von mit

Schutzmitteln behandeltem Holz. In: Holz als Roh- und Werk stoff 49. p. 291–297. Springer, Berlin/Heidelberg.

[38] Loi fédérale sur la protection contre les substances et les

préparations dangereuses (Loi sur les produits chimiques,

LChim) du 15 décembre 2000 (RS 813.1).

[39] Lignatec 1 (1995): Préservation du bois dans le bâtiment.

Empa/Lignum, Zurich.

[40] Tables pour la construction en bois TCB 1 (2012), Manuel

pour le dimensionnement. Lignum, Zurich.

[41] Norme SN EN 335-1 (2006): Durabilité du bois et des

matériaux dérivés du bois – Définition des classes dʼemploi –

Partie 1: Généralités. Société suisse des ingénieurs et des

architectes, Zurich.

[42] Norme SN EN 335-2 (2006): Durabilité du bois et des

produits dérivés du bois – Définition des classes dʼemploi –

Partie 2: Application au bois massif. Société suisse des

ingénieurs et des architectes, Zurich.

[43] Norme SN EN 335-3 (1995): Durabilité du bois et des

matériaux dérivés du bois – Définition des classes de risque

dʼattaque biologique – Partie 3: Application aux panneaux

à base de bois. Société suisse des ingénieurs et des

architectes, Zurich.

[44] Norme SN EN 350-1 (1994): Durabilité du bois et des

matériaux dérivés du bois – Durabilité naturelle du bois

massif – Partie 1: Guide des principes d'essai et de

classification de la durabilité naturelle du bois. Société suisse

des ingénieurs et des architectes, Zurich.

53 Maintenance des structures porteuses en bois

[45] Norme SN EN 350-2 (1994): Durabilité du bois et des

matériaux dérivés du bois - Durabilité naturelle du bois

massif – Partie 2: Guide de la durabilité naturelle du bois

et de lʼimprégnabilité d'essences de bois choisies pour

leur importance en Europe. Société suisse des ingénieurs et

des architectes, Zurich.

[46] Norme SN EN 460 (1994): Durabilité du bois et des matériaux

dérivés du bois – Durabilité naturelle du bois massif – Guide

d’exigences de durabilité du bois pour son utilisation selon les

classes de risque. Société suisse des ingénieurs et des archi tectes, Zurich.

[47] Lignatec 14 (2003): Champignons et insectes destructeurs du

bois – Analyse, pronostic, lutte. Directive Empa/Lignum, Zurich.

[48] Steiger R. (2003): Sécurité structurale – Concept de dimen sionnement et matériaux. In: Documentation SIA D0185,

Construction en bois, Introduction à la norme SIA 265. p.

31–50. Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zurich.

[49] SN EN 1995-1-1 (2004): Eurocode 5: Conception et calcul des

structures en bois – Partie 1-1: Généralités – Règles com munes et règles pour les bâtiments. Société suisse des ingé nieurs et des architectes, Zurich.

[50] Steiger R.: Konzept der Bemessung von Bauteilen aus

Holzwerkstoffen gemäss Norme SIA 265/1. In: Dokumen tation SIA D0235, Holzbau – Ergänzende Festlegungen;

Norm SIA 265/1., Bauteile aus Holzwerkstoffen, Bemessungs konzept und Beispiele. p. 21–36. Société suisse des ingé nieurs et des architectes, Zurich.

[51] JCSS (2006): Probabilistic Model Code, Part 3: Resistance

Models, 3.5 Properties of Timber. consulté le 19.02.2019

sous http://www.jcss.byg.dtu.dk/-/media/Subsites/jcss/ english/publications/probabilistic_model_code/timber.ashx [52] Köhler J. (2006): Reliability of timber structures. Diss. ETH

No. 16378. Zurich.

[53] Gressel P. (1984): Kriechverhalten von Holz und Holz werkstoffen. In: Bauen mit Holz, Heft 4, p. 216–223.

[54] Ranta-Maunus A. (1995): Creep and effects of moisture

in timber. In: Step 3, Holzbauwerke nach Eurocode 5 –

Bemessung und Baustoffe. p. 4/1–4/21. Arbeitsgemeinschaft

Holz e. V., Düsseldorf.

[55] Dubas P. et al. (1981): Einführung in die Norm SIA 164 (1981) Holzbau, Publikation Nr. 81-1. Institut für Baustatik

und Stahlbau, ETH Zurich, Zurich. consulté le 19.02.2019

sous https://issuu.com/lignum/docs/ibk_d164_1981 [56] Frech P. (1986): Beurteilungskriterien für Rissbildungen

im konstruktiven Holzbau. DGfH-Forschungsvorhaben

E-85/20. DGfH, Munich.

[57] Frech P. (1987): Beurteilungskriterien für Rissbildungen

bei Bauholz im konstruktiven Holzbau. In: Bauen mit Holz

Heft 09, p. 582–585. Bruderverlag, Cologne.

[58] Studiengemeinschaft Holzleimbau e.V. (2010): BS-Holz Merkblatt. Wuppertal.

[59] Banholzer H. (2011): Etude de cas structures en bois – Main tenance d’une structure porteuse de toiture. In: Documen tation SIA D0240, Maintenance des structures porteuses –

Perfectionnement et exemples. p. 9–31. Société suisse des

ingénieurs et des architectes, Zurich.

[60] Norme DIN 1052 (2008): Entwurf, Berechnung und

Bemessung von Holztragwerken – Allgemeine Bemessungs regeln und Bemessungsregeln für den Hochbau. DIN

Deutsches Institut für Normung e.V., Berlin.

[61] Blass H.J. et al. (2005): Zimmermannsmässige Verbindungen

für Bauteile aus Holz. In: Erläuterungen zu DIN 1052 (2004).

S. 194–200. DGfH Innovations- und Service GmbH, Munich.

[62] Blass H.J. et al. (2005): Ergänzende Erläuterungen für Bauten

im Bestand. In: Erläuterungen zu DIN 1052 (2004).

S. 201–217. DGfH Innovations- und Service GmbH, Munich.

[63] Holzbau-Tabellen 2 (1990). Lignum, Zurich.

[64] Normenkommission SIA 265, Holzbau (2008): Mitteilung

der Normenkommission SIA 265, Holzbau, betreffend Pass bolzenverbindungen bemessen mit den Lignum-Holzbau Tabellen 2 (1990). Société suisse des ingénieurs et des archi tectes, Zurich.

[65] Commission de la norme SIA 265, Construction en bois,

(2007): Document de travail non publié pour la séance du

groupe de travail assemblage du 13.06.2007.

[66] Mischler A. (2003): Assemblage II, Moyens d’assemblages en

fomre de tige. In: Documentation SIA D0185, Construction

en bois, Introduction à la norme SIA 265. p. 127–149.

Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zurich.

[67] Fuhrmann Ch. (2013): Stabdübelverbindungen. In: Dokumen tation SIA D0245, Holzbau, Teilrevision der Norm SIA 265. p. 31–40. Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zurich.

[68] Blass H. J., Ernst H., Werner H. (1999): Verbindungen mit

Holzstiften – Untersuchungen über die Tragfähigkeit. In:

Bauen mit Holz, Heft 10, p. 45–52. Bruderverlag, Cologne.

[69] Bellmann H. (1988): Zur Frage der Bewertung von Labor Versuchsergebnissen über die Basidiomyceten-Resistenz der

Holzarten. In: Holz als Roh- und Werkstoff, 46, S. 259–267.

Springer, Berlin/Heidelberg.

[70] Finger A., Meili M. (2002): Dauerhaftigkeit von offenen

Holzbrücken. Bericht 115/49. Empa, Dübendorf.

[71] Sammelband SIA 950 (1994): Sammelband Tragwerksnormen 1892–1956, fotoreproduzierte Wiedergabe von insgesamt 22

Normen, Verordnungen und Vorschriften; ein doppelseitiges

mehrfarbiges Schema. Société suisse des ingénieurs et des

architectes, Zurich.

[72] Petzet M. (1994): Grundsätze der Denkmalpflege 1, Arbeits blätter. Bayerisches Landesamt für Denkmalpflege, Munich.

[73] Petzet M. (1994): Grundsätze der Denkmalpflege 2, Arbeits blätter. Bayerisches Landesamt für Denkmalpflege, Munich.

[74] Wyss A. et al (1989): Deutsche Übersetzung der Charta von

Venedig, ICOMOS (International Council of Monuments and Sites).

[75] Furrer B., Kolb J., Wiederkehr R. (2015): VKF-Brandschutzvor schriften BSV 2015, Holz als Baustoff ohne Sonderregelung.

Lignum, Zurich. Consulté le 19.02.2019 sous www.lignum.ch/uploads/media/Fachartikel_BSV2015_def.pdf [76] Fischer K., Kohler J., Fontana M., Faber M.H. (2012):

Wirtschaftliche Optimierung im vorbeugenden Brandschutz.

Institut für Baustatik und Konstruktion ETH, Zurich.

[77] Wenk T. (2008): Confortement parasismique de

constructions – Stratégie et recueil d’exemples en Suisse.

Office fédéral de l’environnement, Berne.

[78] Wenk T. (2014): Die neue Norm SIA 269/8 Erhaltung

von Tragwerken – Erdbeben, Erdbebeningenieurwesen

und Baudynamik. D-A-CH-Mitteilungsblatt, April, p. 2.

SGEB Schweizer Gesellschaft für Erdbebeningenieurwesen

und Baudynamik, Zurich.

[79] Brunner R. et al (2010): Bâtiments en bois parasismiques de

plusieurs étages. Lignum, Zurich.

[80] Groupe de travail du comité suisse de la protection des

biens culturels (2004): Rapport d’experts: Tremblements

de terre et biens culturels. Office fédéral de la protection

de la population, Berne.

[81] Lignum (2007): Erbebenertüchtigung von Mauerwerksbauten

mit Holzelementen, Konzeptstudie. Schlussbericht WHFF Projekt 2010.07.

[82] Norme SIA 181 (2006): Protection contre le bruit dans le

bâtiment. Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zurich.

[83] Ordonnance sur la protection contre le bruit (OPB) du 15 décembre 1986 (RS 814.41).

54 Maintenance des structures porteuses en bois

[84] Cercle bruit, Groupement des responsables cantonaux

de la protection contre le bruit (2007): Aide à l’exécution

de la norme SIA 181:2006 révisée Protection contre le bruit

dans le bâtiment. Cercle bruit, Soleure.

[85] Furrer B. (2015). Newsbeitrag zum Schallschutz im Holzbau

in der Homepage der Lignum. Consulté le 19.02.2019 sous

www.lignum.ch/fr/prestations/projects/ pretections_acoustique/weblog [86] Lignatec 22 (2008): Isolation phonique des planchers.

Lignum, Zurich.

[87] EnDK, Conférence des directeurs cantonaux de l’énergie (2014):

Consommation énergtique des bâtiments. Berne.

[88] Schöck Bauteile AG (2013): Bauphysik-Handbuch –

Grundlagen des Wärme- und Feuchteschutzes. Aarau.

[89] EnDK, Conférence des directeurs cantonaux de l’énergie (2008):

Modèle de prescriptions énerg. des cantons (MoPEC). Berne.

[90] Norme SIA 380/1 (2009): L’énergie thermique dans le

bâtiment. Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zurich.

[91] Norme SIA 180 (2014): Protection thermique, protection

contre l’humidité et climat intérieur dans les bâtiments.

Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zurich.

[92] Lignum. Beitrag Bauphysik – Wärmeschutz in der Homepage

der Lignum. Consulté le 19.02.2019, sous

www.lignum.ch/holz_a_z/konstruktion/bauphysik/ [93] Ragonesi M. (2009): U-Wert-Berechnung bei inhomogenen

Holzbaukonstruktionen. Consulté le 19.02.2019, sous www.lignum.ch/holz_a_z/konstruktion/bauphysik/ [94] Lang T. (2011): Aspects spécifiques de la maintenance.

In: Documentation SIA D0239, Maintenance des structures

porteuses – Introduction. p. 47–56. Société suisse des ingé nieurs et des architectes, Zurich.

[95] Fuhrmann Ch. (2011): Norme SIA 269/5 Maintenance des

structures porteuses – Structures en bois. In: Documentation

SIA D0240, Maintenance des structures porteuses –

Perfectionnement et exemples. p. 101–116. Société suisse des

ingénieurs et des architectes, Zurich.

[96] Lissner K., Rug W. (2000): Holzbausanierung – Grundlagen und

Praxis der sicheren Ausführung. Springer, Berlin/Heidelberg.

[97] Berner Fachhochschule Architektur, Holz und Bau (2013):

Zustandserfassung und Verstärkung von Brettschichtholz. Bienne.

[98] Studiengemeinschaft Holzleimbau e.V. (2016): Merkblätter –

Sanierung von BS-Holz-Bauteilen. Wuppertal.

[99] Blass H. J., Bejtka I., Uibel T. (2006): Tragfähigkeit von Verbin dungen mit selbstbohrenden Holzschrauben mit Vollgewinde.

In: Karlsruher Berichte zum Ingenieurholzbau, Band 4. Lehr stuhl für Ingenieurholzbau und Baukonstruktionen, Universität

Karlsruhe (TH), Karlsruhe.

[100] EnDK, Conférence des directeurs cantonaux de l’énergie (2014):

Modèle de prescriptions énergétiques des cantons (MoPEC).

Berne.

[101] Norme SIA 380/1 (2016): Besoin de chaleur pour le chauf fage. Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zurich.

[102] Norme SN EN 335 (2013): Durabilité du bois et des maté riaux à base de bois – Classes d’emploi: – définitions, appli cation au bois massif et aux matériaux à base de bois. Société

suisse des ingénieurs et des architectes, Zurich.

[103] Norme SN EN 350 (2016): Durabilité du bois et des matériaux

dérivés du bois – Méthodes d’essai et de classification de la

durabilité vis-à-vis des agents biologiques du bois et des maté riaux dérivés du bois. Société suisse des ingénieurs et des

architectes, Zurich.

55 Maintenance des structures porteuses en bois

7

Adresses et partenaires Partenaires du projet

Partenaires industriels Flumroc AG Industriestrasse 8 Postfach 8890 Flums T +41 81 734 11 11 www.flumroc.ch

SIA, Société des ingénieurs et des architectes Selnaustrasse 16, CP, 8027 Zurich www.sia.ch Empa, Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology Laboratoire d’ingénierie des structures Überlandstrasse 129, 8600 Dübendorf www.empa.ch Haute école spécialisée bernoise HESB Institut de la construction bois, des structures et de l’architecture Solothurnstrasse 102, CP, 2500 Bienne 6 www.ahb.bfh.ch

Soutien financier Office fédéral de l’environnement OFEV, Plan d’action bois 3003 Berne www.bafu.admin.ch Propriétaires des forêts bernois PFB Halenstrasse 10, 3012 Berne www.bwb-pfb.ch/français

La combinaison du bois et de la laine de pierre Flumroc est extrêmement efficace car, en plus de l’isolation thermique, elle répond aux exigences les plus élevées en matière de protection contre l’incendie – grâce à un point de fusion supérieur à 1000 °C.

Profix AG Techniques de fixation Kanalstrasse 23 4415 Lausen T +41 61 500 20 20 www.pro-fix.ch

RENOANTIK Holz-Restaurationstechnik Meienbergstrasse 67d 8645 Rapperswil-Jona T +41 55 216 15 50 www.renoantik.ch

Impressum Lignatec Les informations techniques bois de Lignum Editeur Lignum, Economie suisse du bois, Zurich Christoph Starck, Directeur Soutien financier Office fédéral de l’environnement OFEV, Plan d’action bois Propriétaires de forêts bernois PFB Auteurs Christoph Fuhrmann, dipl. Ing. HTL, Unterseen Dr. Silvio Pizio, dipl. Ing. ETH, Wolfhalden Coordination Roland Brunner, dipl. Ing. HTL, Lignum, Zurich Traduction Denis Pflug, Cedotec-Lignum, Le Mont-sur-Lausanne Crédit des illustrations Les photos et les plans des figures proviennent des personnes suivantes: Figures 4–5, 8–10, 14: Christoph Fuhrmann, Unterseen; Figures 6, 12–13: Rico Kaufmann, Roggwil; Figure 11: Andri Freund, Samedan; Figure 17: Stefan Schuppisser, Kesswil; Figure 18: Walter Borgogno, Balgach; Foto figure 37: Aerni + Aerni Ingenieure AG, Zurich; Plan figure 37: Käferstein & Meister Architekten, Zurich.

Sans mention particulière, les figures sont des auteurs.

Mise en forme BN Graphics, Zurich Administration/distribution Lignum, Zurich Impression Kalt Medien AG, Zoug

Lignatec traite des questions techniques relatives à l’utilisation du bois et des matériaux dérivés. Lignatec s’adresse aux planificateurs, ingénieurs, architectes ainsi qu’aux transformateurs et utilisateurs du bois. Lignatec est utilisé dans la formation à tous les niveaux. Un classeur est disponible auprès de Lignum.

Les membres de Lignum reçoivent Lignatec gratuitement.

Exemplaires supplémentaire pour les membres CHF 15.– Exemplaires pour non membre CHF 35.– Classeur vide CHF 10.– Sous réserve de modification de prix Le copyright de cette documentation est propriété de Lignum, Economie suisse du bois, Zurich. Toute reproduction de la publica-tion ou de parties de celle-ci, la mise à disposition du contenu sur Internet et la reprise dans des banques de données ne sont autorisées qu’avec l’accord exprès et écrit de l’éditeur.

Exclusion de responsabilité La présente publication a été produite avec le plus grand soin et selon les meilleures connaissances. Les éditeurs et les auteurs ne répondent pas de dommages pouvant résulter de l’utilisation et de l’application de cette publication.

LIGNUM Economie suisse du bois En Budron H6, 1052 Le Mont-sur-Lausanne Tél. 021 652 62 22, Fax 021 652 93 41 info@lignum.ch www.lignum.ch Lignatec 31/2019 Maintenance des structures porteuses en bois Parution mars 2019 ISSN 1421-0312