Influence des connecteurs sur la résistance, la rigidité et le coût des diaphragmes hybrides en acier sur charpentes de bois dans les toitures de bâtiments

Abstract

Ce mémoire s’inscrit dans un contexte où le nombre de constructions hybrides impliquant l’utilisation de divers matériaux de construction de différentes natures est sans cesse grandissant. Il y a donc une demande croissante de l'industrie de la construction pour établir une meilleure compréhension du comportement structural et des coûts associés aux constructions hybrides. Le projet de recherche s’intéresse à l’utilisation possible d’un pontage métallique comme diaphragme de toit dans une charpente en bois. Le mémoire présente l’étude de plusieurs connecteurs types permettant de joindre un pontage métallique à une charpente en bois. Pour chaque type de connecteur étudié, le comportement mécanique des assemblages a été caractérisé expérimentalement. Les facteurs d’évaluation de la performance des connecteurs sont : la résistance et la rigidité des assemblages, le mode de rupture, la facilité et rapidité d’installation des connecteurs, l’effet du comportement des assemblages sur le comportement global d’un diaphragme de toit, et l’effet du choix d’un type de connecteur donné sur le coût global de construction d’un diaphragme. La méthode de détermination de la résistance élastique ainsi que de la rigidité expérimentale d’un connecteur ont aussi été évaluées. Sur la base des résultats issus des essais expérimentaux, une méthodologie de conception des diaphragmes de toit acier-bois est proposée et des tables de calcul de conception de diaphragmes ont été produites. La portée de ce projet se limite à des pontages de type P 3606 de CANAM, communément utilisés dans les bâtiments de faible à moyenne hauteur. Les connecteurs étudiés sont de type « pointe » (vis, clous) installés sur le dessus de la toiture à l’aide d’équipements pneumatiques. Les méthodes de calcul de la résistance élastique et de la rigidité des assemblages proposées par la norme CSA O86-14 : Règles de calcul des charpentes en bois sont comparées aux résultats expérimentaux et certaines recommandations sont émises quant à leur utilisation. Une méthode de conception du diaphragme de toit est proposée. Finalement, une analyse économique basée sur l’étude d’un bâtiment type comparant différentes configurations de connecteurs et solutions de conception est présentée.