Regard sur une recherche visant à évaluer la performance au feu des assemblages vissés pour les bâtiments de construction massive en bois de grande hauteur.
Les éléments structuraux dans un bâtiment doivent fournir une résistance au feu suffisante pour prévenir l’effondrement prématuré de la structure et offrir des moyens sécuritaires d’évacuation des occupants. Cependant, l’utilisation de matériaux combustibles comme composantes structurales du bâtiment amène plusieurs préoccupations quant à sa performance au feu.
Afin de démontrer l’utilisation sécuritaire du bois en situation incendie, un projet de maîtrise a été réalisé à la Chaire industrielle de recherche sur la construction écoresponsable en bois (CIRCERB) de l’Université Laval par Mathieu Létourneau-Gagnon (maintenant chez Technorm), sous la direction de Christian Dagenais (FPInnovations/ Université Laval) et la codirection de Pierre Blanchet (Université Laval), en collaboration avec Art Massif, MTC Solutions et d’autres partenaires de la Chaire.
Avec la venue de nouvelles attaches innovantes telles que les vis autotaraudeuses (self-tapping screws ou STS), les principes de conception des assemblages dans la construction massive en bois ont considérablement changé. Avec leur excellente résistance à l’arrachement, les STS sont souvent utilisées pour renforcer les points faibles des assemblages en bois et pour transférer les efforts axiaux.
Bien que les STS constituent une alternative prometteuse pour les assemblages dans la construction massive en bois en condition ambiante, on ne trouve que peu d’informations sur leur comportement en situation incendie. L’annexe B de la norme Règles de calcul des charpentes en bois (CSA O86-19) fournit une méthode de conception pour estimer la résistance au feu des éléments en bois de grande section, mais elle ne fournit pas de disposition de conception pour les assemblages, soit l’interaction proposée ci-dessous entre les différents matériaux.
Essais au feu
Ce projet avait pour objectif de concevoir des assemblages vissés avec l’intention d’offrir un degré de résistance au feu d’au moins deux heures pour les bâtiments en bois de grande hauteur tel que l’exige le Code national du bâtiment au Canada.
Spécifiquement, l’étude consistait à évaluer le transfert de chaleur d’attaches couramment utilisées dans les assemblages en bois massif afin de prédire leur comportement thermomécanique jusqu’à deux heures d’exposition au feu. Pour y arriver, des essais au feu à l’aide d’une exposition à la chaleur radiante ont été conduits sur des échantillons de bois lamellé-collé assemblé avec différentes configurations d’assemblages, qui ont ensuite été soumis à des essais d’arrachement et verticaux afin d’évaluer leur performance mécanique.
Les résultats obtenus démontrent une excellente performance au feu des vis autotaraudeuses pour les assemblages dans la construction massive en bois à la suite d’une exposition au feu de longue durée. Lorsqu’il brûle, le bois massif carbonise en surface, protégeant ainsi les couches sous-jacentes et les éléments métalliques de la chaleur. Étant généralement de plus petit diamètre et plus élancées que les boulons et goujons, les vis limitent le transfert thermique le long de la section transversale en bois et maintiennent la température le long de l’attache relativement basse, et ce même jusqu’à deux heures d’exposition.
Les résultats sont également utilisés pour prédire les profils de température le long de l’attache non protégée avec l’influence de la zone affectée thermiquement du bois, ceci afin de déterminer la longueur de pénétration résiduelle de l’attache qui fournira la résistance résultante adéquate. Lors du maintien d’une capacité structurale adéquate des fibres du bois à une température maximale de 100 °C, la capacité des vis autotaraudeuses a été peu influencée par une augmentation de la durée d’exposition.
