Effet des conditions aux limites sur le comportement des assemblages bois boulonnés

Résumé

Les assemblages utilisés dans les structures bois sont très variés. Aux dispositions géométriques fort diverses se rajoute le fait que deux matériaux de comportements différents (bois et acier) sont généralement en présence. Dans cette étude, on considère le cas d'un assemblage élémentaire à deux plans de cisaillement avec un seul boulon. On s'intéresse particulièrement à des assemblages de grande épaisseur où l'influence de l'élancement du boulon (longueur/ diamètre) et des cnditions de rotation de ses têtes sur la réponse globale de l'assemblage est analysée. La courbe représentant cette réponse, de type force-glissement, intègre les caractéristiques de rigidité et de résistance de l'assemblage. On considère pour cela un seul diamètre de boulon égal à 8mm et trois élancements égaux à 4, 8 et 12, avec des pièces latérales en métal ou en bois. Le bois est représensé par une loi d'enfoncement du type exponentiel à trois paramètres, et le boulon est supposé à comportement élastoplastique. On constate que les conditions de rotation des têtes de boulon influencent aussi bien la résistance que la rigidité initiale de l'assemblage. Cependant, le comportement du boulon influence seulement la résistance de l'assemblage. En effet, la résistance est conditionée par les rotules plastiques qui se développent, le long du boulon, au cours du chargement. Par ailleurs, les assemblages à pièces latérales métalliques présentent une résistance et une rigidité initiale plus élevées que ceux ayant des pièces latérales en bois. La comparaison des résultats avec diverses études expérimentales et numériques montre la validité du modèle proposé.

Abstract

Bolted joints used in wood structures are extremely varied. In addition to presenting quite diverse geometric elements the two materials generally involved (wood and steel) exhibit most distinct behaviors. In the current study, the application of an elementary double-shear wood bolted joint in static short-term loading has been considered. The particular focus herein concerns thick joints, where the impact of the blot's slenderness (length/diameter ratio) as well as the rotating conditions of the bolt's heads on the overall response of the joint has been analysed. The curve representing this response, of the load-slip type, serves to integrate the characteristics of the joint's stiffness and strength. To carry this out, a constant bolt diameter of 8 mm, along with three slenderness values of 4, 8 and 12 with steel or wood side members, was used. The wood behavior in embedment is represented by means of an exponential three-parameter law, and the bolt is assumed to exhibit an elastic-plastic behavior. It has been observed that the rotation of the bolt heads exerts as much of an influence on the strength as the joint's initial stiffness. However, the bolt's behavior only influences the strength of the joint itself. In fact, the strength is actually conditioned by the plastic highes that appear on the bolt sections during loading. In addition, joints with steel side members are stronger and display a higher initial stiffness than those with wood side members. A comparison of results obtained from various experimentalk and numerical studies helps demonstrate the validity of the present model proposed.