Construire en clt

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Le bois massif lamellé-croisé, appelé communément CLT, est un système constructif composé de plaques monocouches encollées à plis croisés. Matériau reconnu pour ses performances thermiques et acoustiques, son bon comportement au feu, et sa résistance structurale, le CLT est utilisé pour la construction de maisons individuelles, d’immeubles d’habitation de plusieurs étages, de bâtiments publics, industriels et commerciaux…

Après avoir présenté les caractéristiques générales et les propriétés physiques du matériau, ce guide tout en image : – fournit les bases et les méthodes de calcul permettant le dimensionnement des ouvrages courants ; – donne les détails de construction des solutions CLT ; – décrit les prescriptions de mise en œuvre en mettant l’accent sur les interactions entre les différents corps d’état ; – illustre la polyvalence du matériau CLT par le biais de réalisations exemplaires.

Des illustrations cotées et de nombreuses recommandations viennent enrichir ce guide pratique, véritable mode d’emploi du bois massif lamellé-croisé. Il s’adresse à tous les acteurs de la construction : maîtres d’ouvrage, prescripteurs, architectes, ingénieurs de bureaux d’étude, constructeurs et contrôleurs.

Renaud Blondeau-Patissier Diplômé de l’École des Mines de Nancy et de l’École polytechnique fédérale de Lausanne, Renaud Blondeau-Patissier débute sa carrière en 2005 comme responsable de projet puis comme directeur technique chez Metsa Wood. Il est actuellement directeur ingénierie et recherche de Woodeum, le premier acteur intégré français exclusivement dédié au CLT : ingénierie, distribution du matériau, promotion immobilière.

ISSN 2266-3037 ISBN 978-2-281-11888-9

MÉMENTO

MÉMENTO

MÉMENTO

Construire en CLT

SOMMAIRE 1 Caractéristiques 2 Propriétés physiques 3 Dimensionnement 4 Détails de construction 5 Mise en œuvre 6 Réalisations

Renaud Blondeau-Patissier

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Renaud Blondeau-Patissier

Construire en CLT Caractéristiques, comportements et mise en œuvre du bois massif lamellé-croisé

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Sommaire Introduction...................................................................................................................................................... 7 Liste des sigles.................................................................................................................................................. 9 Mode d’emploi.................................................................................................................................................. 11 1. Caractéristiques.......................................................................................................................................... 13 2. Propriétés physiques................................................................................................................................. 49 3. Dimensionnement..................................................................................................................................... 69 4. Détails de construction.............................................................................................................................. 87 5. Mise en œuvre........................................................................................................................................... 131 6. Exemples de réalisations........................................................................................................................... 163 Références – Bibliographie............................................................................................................................... 179 Index................................................................................................................................................................. 181 Table des matières........................................................................................................................................... 183

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Mode d’emploi Références réglementaires

Chapitre

Caractéristiques NF EN 1995-1-1 Références

Dispositions techniques et/ou réglementaires

Performances mécaniques et usages-types

Titre de la fiche

Numéro de la fiche

Fiche

1.08

Matériau massif aux propriétés mécaniques cumulant les avantages du voile et les performances du bois (1) , le CLT est mis en œuvre comme élément porteur à la fois pour les murs, les planchers et les toitures

Panneau voile Le panneau CLT a la faculté de reprendre les charges sur deux axes ce qui permet d’envisager des couvertures en débord, des volumes en saillie dans les coins ou des appuis ponctuels.

Le voile peut ainsi faire transiter des charges verticales directement par compression (mur appuyé) mais aussi en flexion (mur poutre permettant de franchir de grandes distances).

Mur et refend

Recommandations, explications et commentaires de l’auteur

Utilisé en tant que mur ou refend, le CLT supporte les sollicitations verticales en compression ainsi que les efforts horizontaux en cisaillement et flexion au niveau des éléments de jonction. Cette reprise importante de charges confère au panneau la fonction de rigidification de la structure.

CLT en pratique Les caractéristiques mécaniques du CLT sont adaptées pour des constructions de plusieurs étages.

(1) Le très bon ratio résistance/masse volumique du bois en fait un matériau particulièrement adapté à des portées moyennes (plancher de maison individuelle) à longues (charpente).

37

Remarques, suppléments d’information, notes

11

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Fiche

1.01

Caractéristiques

Historique et enjeux

Références

Historique Premières utilisations après-guerre Le panneau multiplis bois, ou panneau massif contrecollé, est mis au point en France par l’ingénieur Pierre Gauthier dès 1947. Pour s’affranchir des dimensions nominales de l’arbre, il propose un système de collage de lames croisées permettant la réalisation de panneaux de grandes dimensions. L’année suivante, les établissements Rousseau à Reims présentent dans leur catalogue des panneaux constitués sur ce même principe de trois plis croisés.

Jean Prouvé a également recours à ces panneaux pour ses constructions novatrices. Il utilise les propriétés naturelles de résistance et de souplesse du bois pour dessiner des toitures courbées : la maison de Nancy (1954) et la buvette d’Evian (1956-57) en sont les illustrations les plus notables.

L’ingénieur met en œuvre des panneaux bois fin (ep. 30 – 50 mm) en grand format pour ces réalisations.

14

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Fiche

1.02

Caractéristiques Normes NF EN 301, NF EN 15425, NF EN 14080 et PR NF EN 16351

Processus de production

Références

Deux étapes principales La fabrication du CLT s’articule autour de deux étapes fondamentales : –– la fabrication des couches par aboutage (1) /collage des lames ; –– le collage des lames entre elles (cette seconde étape dépend à la fois de la colle utilisée et de la méthode de pressage permettant la polymérisation de l’adhésif [voir le focus en fin de fiche]).

Dans un process mécanisé, les lames sont encollées à la suite de l’opération de découpe/rabotage. L’aboutage des lames et le collage des chants assurent la réalisation du pli (couche).

Une fois les couches réalisées, la mise en œuvre des panneaux s’effectue en ajustant successivement couches et adhésif, puis en pressant l’ensemble pour obtenir des joints fins après polymérisation de la colle.

Vérification de la teneur en humidité et classement visuel

Classement mécanique (optionnel)

1 Sélection primaire

5

Encollage des plis et mise en panneau

2

6

Rabotage et aboutage

Pressage de l’assemblage

3 Application de l’adhésif

7

Contrôle de la qualité en ligne, ponçage des surfaces et usinage

4 Panneautage d’un pli

8

Marquage, emballage et expédition du produit

(1) Aboutage : assemblage par enture de courtes pièces de bois dans le sens du fil.

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Fiche

Dimensionnement NF EN 1995-1-2 : EC 5 Références

3.03

Résistance au feu

Le bois brûle lentement et de manière prévisible (voir fiche 1.07). Cette propriété permet au CLT d’afficher des performances très bonnes pour des situations accidentelles d’incendie et souvent équivalentes à celles des matériaux incombustibles.

Les recherches menées depuis plus de 10 ans dans un contexte européen commun de méthodes d’essais uniformisées par les eurocodes indiquent que le CLT peut atteindre un degré de résistance au feu, ou de compartimentage, de 2 heures minimum.

Les structures en CLT se calculent donc « à chaud » selon l’EC 5 partie feu (NF EN 1995-1-2) et en prenant en compte les méthodes spécifiques de chaque fabricant (1) liées aux particularités du matériau (type de colle, épaisseur des lamelles, mode de production…).

Combustion lente et prédictible du bois En tant que matériau exposé au feu, le bois est particulièrement intéressant en raison de sa combustion lente et prédictible : 0,7 mm par minute d’exposition au feu en vitesse de base pour le bois.

La combustion d’un panneau CLT se détermine par une approche eurocode en suivant la méthode dite « de la section réduite ».

Il est ainsi possible de déterminer l’épaisseur de combustion du CLT et la constitution finale d’un panneau.

Surface non exposée

Axe neutre de la section réduite (après incendie)

Épaisseur finale

Axe neutre de la section initiale (calcul à froid)

Épaisseur initiale

d0 dchar Surface exposée au feu Bois massif à solidité intégrale

Zone soumise à la chaleur

Zone de carbonisation

Exemple de panneau carbonisé

(1) Attestées par un avis de laboratoire accrédité, comme le CSTB ou Effectis en France.

79

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Fiche

3.03

Dimensionnement

Résistance au feu

Sont déterminées les épaisseurs minimales de CLT nécessaires, en fonction du temps d’exposition au feu, pour qu’une construction continue d’être stable structurellement : le nombre de couches pouvant être brûlées sans affecter les performances mécaniques globales du bâtiment est calculé.

Pour le CLT, le calcul de la section résiduelle se fera : –– en utilisant une vitesse de carbonisation de 0,7 mm/min d’exposition pour le premier pli du panneau CLT, puis de 1,0 à 1,4 mm/min pour les plis suivants (2) . Cela permet de calculer l’épaisseur dchar à retirer du panneau CLT et correspondant à la transformation complète du CLT en charbon ; –– en enlevant une épaisseur supplémentaire d 0 échauffée par l’incendie et dont on ne considérera pas la résistance ; –– puis en calculant les propriétés mécaniques du nouveau panneau en retirant les épaisseurs précédentes.

Compartimentage facilité Le CLT est très adapté aux situations d’incendie car ce matériau est constitué d’éléments surfaciques et il contient de l’eau.

La face non exposée au feu présente une température de paroi constamment inférieure à 100 °C. Les parois CLT continues et les joints assurant une continuité de l’étanchéité aux fumées et à la chaleur en font un matériau indiqué pour réaliser un compartimentage entre pièces ou groupe de pièces.

On parle alors d’effet coupe-feu ou du caractère REI (ou EI en éléments non porteurs) selon l’EC 5. Cette notion est très importante en SI car elle permet de contenir les situations d’incendie à des pièces ou zones de bâtiment en fonction des contraintes d’un projet.

CLT en pratique Le CLT est utilisé régulièrement pour des contraintes incendie allant jusqu’à 2 heures (REI 120). Si les besoins d’un projet le nécessitent, le CLT pourra être employé pour assurer une fonction porteuse ou de cloisonnement pouvant aller jusqu’à 3 heures.

(2) Des détails plus précis sont disponibles auprès des fabricants de CLT.

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Fiche

4.08

Détails de construction

Complexe de planchers

Références

Complexe supérieur d’un plancher La structure du plancher doit être conçue conformément au principe « masse-ressort-masse » (capacité d’isolation phonique).

Construction à sec

Panneau mural en CLT

Bandes d’étanchéité

Dalle de plancher en CLT

Structure – Chape sèche – Isolation aux bruits d’impact – Gravillon accoustique (facultatif) – Dalle de plancher en CLT

116

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Fiche

Détails de construction

Complexe de planchers

4.08

Chape humide Afin d’éviter les effets de dérivation acoustique, il est recommandé de poser une bande de rive qui fera une séparation entre la chape et les panneaux.

Panneau mural en CLT

Bande de rive (séparation entre chape et panneaux)

Bandes d’étanchéité

Dalle de plancher en CLT

Structure – Chape (avec chauffage par le sol facultatif) – Couche de séparation – Isolation aux bruits d’impact – Gravillon accoustique (facultatif) – Dalle de plancher en CLT

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Fiche

4.08

Détails de construction

Complexe de planchers

Complexe inférieur de plancher CLT visible Le CLT peut rester visible dans certains cas, la structure forme alors le parement de finition visible au plafond (lasure de finition à prévoir néanmoins).

Plafond plaque de parement en plâtre

Structure Dalle de plancher en CLT

Isolation (entre les lattes)

Suspente et rail métallique

Structure – Dalle de plancher en CLT – Rails métalliques fixés au moyen de suspentes – Plaque de plâtre ou plaque de plâtre armé (1 ou 2)

118

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Fiche

5.01

Mise en œuvre

Généralités et spécificités d’un chantier CLT

Références

Simplicité et rapidité du chantier Les panneaux de CLT sont des éléments robustes et légers (1 à 4 tonnes par panneau) qui peuvent être manipulés simplement. Une petite grue de charge utile faible (2 t utile à 40 m de portée par exemple) suffit pour le levage et le déchargement. La vitesse de mise en place des panneaux est telle qu’un chantier CLT ne nécessite que rarement le stockage temporaire des panneaux, et ceux-ci vont le plus souvent directement du camion de livraison à l’ouvrage.

132

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Mise en œuvre

Généralités et spécificités d’un chantier CLT

Fiche

5.01

Les chantiers CLT sont réalisés en filière sèche ce qui, d’une part, simplifie la logistique de chantier, et d’autre part, permet l’intervention des autres corps de métier aussitôt la pose achevée. Sur des chantiers importants, les équipes peuvent intervenir de façon concomitante sur des parties différentes de l’ouvrage : sur les niveaux inférieurs clos et couverts pendant le montage des niveaux supérieurs par exemple.

Ce mode constructif limite également les manœuvres et va-et-vient des engins autour du chantier. Une fois l’ensemble des panneaux acheminés (et éventuellement stockés sur site), le montage est confiné à l’intérieur de l’emprise du chantier, ce qui occasionne moins de nuisance dans l’environnement proche, en particulier en ville dense.

Organisation type Le chantier CLT est organisé autour d’un moyen de levage (grue fixe ou mobile) et d’une équipe associée.

Cette équipe s’articule le plus souvent autour de trois postes : –– levage et mise à disposition : un grutier ; –– l’accroche des panneaux (en général déchargement direct depuis la remorque) : une personne ; –– la dépose et fixation des panneaux : deux personnes en général.

Outillage manuel Le montage se réalise à partir d’un sol préparé (dalle béton, semelles) et alterne la pose des murs et des planchers. Ceux-ci sont fixés au fur et à mesure par le biais d’un outillage restreint (visseuse, marteau, clameau, pied de biche…).

133

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Fiche

5.02

Mise en œuvre

Cinématique de chantier

Références

Arrivée du camion Les camions livrent 45 à 50 m3 de CLT, ce qui correspond à environ 250 m2 de panneaux. Un premier camion arrivant le plus souvent tôt le matin, les suivants à l’avancement.

Accrochage des panneaux Les panneaux sont accrochés un par un, directement sur le camion ou là où les panneaux ont été stockés. L’accrochage utilise les points de fixation prévus et le panneau est déplacé vers son lieu de pose avec la grue.

Mise en place Deux personnes sont dévolues à la mise en place des panneaux.

Elles accompagnent les déplacements du panneau et manipulent celui-ci jusqu’à la pose sur son lieu de fixation définitif.

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Table des matières Sommaire.....................................................................................................................................

Introduction.................................................................................................................................

Liste des sigles.............................................................................................................................

Mode d’emploi.............................................................................................................................

5 7 9 11

1. Caractéristiques................................................................................................. 13 1.01 1.02 1.03 1.04 1.05 1.06 1.07 1.08 1.09 1.10 1.11

Historique et enjeux....................................................................................................

Processus de production.............................................................................................

Transport......................................................................................................................

Caractéristiques principales des bois utilisés............................................................

Qualité des surfaces....................................................................................................

Usinage et finitions.....................................................................................................

Caractéristiques physiques des panneaux collés......................................................

Performances mécaniques et usages-types.............................................................

Performances environnementales.............................................................................

Certifications................................................................................................................

Les variantes CLT..........................................................................................................

14 18 22 25 28 31 33 37 40 44 46

2. Propriétés physiques......................................................................................... 49 2.01 2.02 2.03 2.04 2.05

Performance thermique.............................................................................................

Flux de vapeur à travers la paroi............................................................................... Étanchéité à l’air..........................................................................................................

Qualité de l’air intérieur : confort et hygrométrie....................................................

Isolation acoustique....................................................................................................

50 54 59 63 65

183

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Table des matières 3. Dimensionnement............................................................................................. 69 3.01 3.02 3.03 3.04 3.05

Bases et méthodes de calcul......................................................................................

Vérification des structures CLT....................................................................................

Résistance au feu........................................................................................................

Sismique......................................................................................................................

Assemblage et mise en œuvre..................................................................................

70 77 79 81 83

4. Détails de construction...................................................................................... 87 4.01 4.02 4.03 4.04 4.05 4.06 4.07 4.08 4.09 4.10 4.11

Présentation................................................................................................................ 88 Murs............................................................................................................................. 89 Planchers..................................................................................................................... 95 Nœuds de jonction...................................................................................................... 99 Toiture.......................................................................................................................... 103 Complexe d’enveloppe............................................................................................... 105 Complexe de murs intérieurs..................................................................................... 111 Complexe de planchers.............................................................................................. 116 Fenêtres....................................................................................................................... 120 Points singuliers.......................................................................................................... 123 Installations électriques.............................................................................................. 126

5. Mise en œuvre................................................................................................... 131 5.01 5.02 5.03 5.04 5.05 5.06

Généralités et spécificités d’un chantier CLT............................................................. 132 Cinématique de chantier............................................................................................ 134 Manutention et levage............................................................................................... 138 Pose de panneaux pour les murs............................................................................... 143 Pose de panneaux pour les planchers....................................................................... 145 Pose du toit.................................................................................................................. 147

184

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Table des matières 5.07 5.08 5.09 5.10 5.11 5.12

Réalisation des assemblages..................................................................................... 148 Protection des ouvrages en phase chantier.............................................................. 151 Second œuvre et finitions........................................................................................... 152 Plan de fabrication...................................................................................................... 153 Interface avec les autres matériaux........................................................................... 155 Degré de préfabrication.............................................................................................. 158

6. Exemples de réalisations................................................................................... 163 6.01 6.02 6.03 6.04 6.05

Maisons individuelles et bâtiments résidentiels....................................................... 164 Immeubles de bureaux............................................................................................... 170 Bâtiments commerciaux............................................................................................. 172 Établissements recevant du public............................................................................. 174 Surélévations............................................................................................................... 176

Références – Bibliographie.......................................................................................................... 179 Index............................................................................................................................................ 181

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Après avoir présenté les caractéristiques générales et les propriétés physiques du matériau, ce guide tout en image : – fournit les bases et les méthodes de calcul permettant le dimensionnement des ouvrages courants ; – donne les détails de construction des solutions CLT ; – décrit les prescriptions de mise en œuvre en mettant l’accent sur les interactions entre les différents corps d’état ; – illustre la polyvalence du matériau CLT par le biais de réalisations exemplaires.

Des illustrations cotées et de nombreuses recommandations viennent enrichir ce guide pratique, véritable mode d’emploi du bois massif lamellé-croisé. Il s’adresse à tous les acteurs de la construction : maîtres d’ouvrage, prescripteurs, architectes, ingénieurs de bureaux d’étude, constructeurs et contrôleurs.

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Construire en CLT

SOMMAIRE 1 Caractéristiques 2 Propriétés physiques 3 Dimensionnement 4 Détails de construction 5 Mise en œuvre 6 Réalisations

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