Coup d’œil sur une recherche portant sur la performance au feu des connecteurs à tiges collées pour les structures en bois massif.
Les connecteurs à tiges collées font partie de la grande famille des assemblages disponibles pour assurer la connexion des structures en bois massif. Ils offrent une bonne résistance mécanique ainsi que la possibilité d’être préassemblés en usine.
Constitués de tiges filetées insérées à l’intérieur des pièces de bois et liées au bois grâce à un adhésif, ces connecteurs sont également appréciés pour leur esthétisme, puisqu’ils permettent des assemblages invisibles, mettant pleinement en valeur les structures en bois et offrant ainsi de nouvelles possibilités architecturales. De plus, le fait que tous les éléments sont cachés dans le bois confère aux assemblages par tiges collées une bonne performance au feu.
Toutefois, la norme CSA 086 ne couvre pas ce type de connecteurs, de sorte qu’il n’existe pas de processus de conception standard. En effet, il n’y a aucun cadre normatif en Amérique du Nord, que ce soit dans la conception, les essais, le contrôle de qualité et la construction des connecteurs à tiges collées. Dans le but de développer davantage les connaissances sur le comportement des connecteurs à tiges collées et ainsi pousser plus loin leur utilisation dans la construction de structures en bois massif, des recherches ont été réalisées à la Chaire industrielle de recherche sur la construction écoresponsable en bois (CIRCERB) à l’Université Laval.
La performance au feu des tiges collées a été abordée dans le cadre des travaux de maîtrise de Diego Flores, sous la supervision des professeurs Christian Dagenais et Pierre Blanchet. Cette performance est somme toute complexe à maîtriser, puisqu’il s’agit d’une combinaison de trois matériaux ayant des propriétés thermomécaniques très différentes.
Ainsi, il y a un manque de données sur le comportement à température élevée des tiges collées, limitant leur inclusion dans les normes nord-américaines. Les quelques recherches réalisées à température élevée ont été effectuées sur un faible éventail d’adhésifs et sur des échantillons à petite échelle.
Dans ce projet, cinq types d’adhésifs structuraux, dont deux polyuréthanes et trois époxy, sont entrés dans la fabrication de 67 échantillons qui ont servi à évaluer le comportement au feu des assemblages à tiges collées exposés à de hautes températures.
Performance accrue
Les résultats obtenus démontrent que la température atteinte et le type d’adhésif influencent grandement la performance des connexions à tiges collées. Ces résultats suggèrent en effet que l’adhésif est critique à la performance thermomécanique de la tige collée et que la température de transition vitreuse (Tg), déterminée par le module de conservation d'une analyse mécanique dynamique (DMA), est un bon indicateur de la température maximale à laquelle l’adhésif peut être exposé avant de subir une diminution dans sa résistance et sa rigidité. Il faut donc évaluer adéquatement la Tg de l'adhésif utilisé pour les tiges collées. L’étude suggère également de limiter une hausse de température au-delà du seuil critique de l’adhésif, soit par l’utilisation de matériaux protecteurs ou d’un surdimensionnement des éléments en bois.
Toujours dans le but de contribuer à la normalisation du processus de fabrication de ces assemblages, Simon Veilleux a étudié le comportement sismique et dynamique des assemblages en tiges collées dans les charpentes en bois massif. Réalisés dans le cadre de sa maîtrise à l’Université de Sherbrooke, sous la supervision du professeur Jean Proulx, ses travaux ont consisté à appliquer des charges cycliques sur des éléments structuraux en bois lamellé-collé en forme de T inversé présentant différents assemblages variant dans le nombre de tiges métalliques utilisées.
Pour ce faire, trois montages ont été considérés, chacun possédant respectivement deux, quatre et huit tiges filetées de 1,59 cm (5/8 po) de diamètre brut. Toutes les tiges des différents montages ont été ancrées à une profondeur de 300 mm et de 400 mm dans l’élément horizontal et vertical respectivement, et solidifiées avec de l’adhésif en polyuréthane.
Les résultats obtenus ont montré que la quantité de tiges dans les assemblages impacte grandement la quantité d’énergie dissipée totale. Plus le nombre de tiges augmente, plus les assemblages dissipent de l’énergie. D’autre part, il a aussi été observé que la configuration des tiges dans les assemblages en tiges collées jouait un rôle sur la quantité d’énergie dissipée par cycle de chargement. Cependant, une grande dissipation d’énergie ne signifie pas nécessairement une plus grande ductilité de l’assemblage, puisque les spécimens à l’étude ont été caractérisés comme peu ductiles.
En comparaison avec les connexions boulonnées dans les charpentes d’acier, la dissipation d’énergie engendrée par les assemblages en tiges collées est significativement moins marquante. Pour que la quantité d’énergie dissipée par énergie de déformation des assemblages en tiges collées atteigne celle des connexions boulonnées, plus d’acier dans les assemblages en tiges collées est requis.
Enfin, ces travaux contribuent aux connaissances nécessaires pour pousser plus loin l’intégration des connecteurs à tiges collées dans les normes et codes de construction.
Ndlr : Un article technique sur cette recherche peut être consulté dans la section « Du labo au chantier » sur le site Web de Cecobois.
