Une structure doit être conçue de sorte à résister à toutes les charges susceptibles d’agir sur elle pendant sa durée de vie. Sous l’effet des charges prévues, la structure doit demeurer intacte et offrir un rendement satisfaisant. De plus, la construction d’une structure ne doit pas exiger une quantité de ressources démesurée. Ainsi, la conception d’une structure est l’équilibre entre la fiabilité nécessaire et l’économie raisonnable.

Les produits du bois servent souvent de principal soutien structurel des bâtiments. L’économie et la solidité de la construction peuvent être atteintes en utilisant les produits du bois comme pièces dans les ensembles structurels, comme les solives, les montants muraux, les chevrons de charpente, les tirants, les poutres et les fermes. De plus, les produits de revêtement et de platelage en bois ont un rôle structurel, en transférant la charge du vent, de la neige, des occupants et du contenu vers les pièces structurelles principales, et un rôle d’enveloppe de bâtiment. Le bois peut servir à plusieurs formes structurelles, comme une enceinte à ossature légère et les petits bâtiments qui utilisent des pièces de petites dimensions répétées ou dans les systèmes de charpente structurelle plus lourds, comme une construction en bois massif, souvent utilisé dans les projets commerciaux, institutionnels ou industriels. La conception d’ingénierie des composants et des systèmes structurels en bois repose sur la norme CSA O86.

Durant les années 1980, la conception des structures en bois au Canada, selon le Code national du bâtiment du Canada (CNB) et la norme CSA O86, est passée du calcul des contraintes en service (CCS) au calcul aux états limites (CÉL). Cela a rendu similaire la méthode de conception structurelle des constructions en bois avec celle des autres matériaux de construction principaux.

Toutes les méthodes de conception structurelle doivent satisfaire aux exigences suivantes en ce qui a trait à la résistance et au service :

Résistance de la pièce ≥ Effets des charges calculées

À l’aide de la méthode CÉL, la structure et ses composants individuels sont caractérisés par leur résistance aux effets des charges appliquées. Le CNB applique des facteurs de sécurité aux parties résistance et charge de l’équation.

Résistance pondérée ≥ Effet de charge pondéré

La résistance pondérée est le produit d’un coefficient de résistance (φ) et de la résistance nominale (résistance spécifiée), tous deux prévus par la norme CSA O86 pour les matériaux et les raccords en bois. Le coefficient de résistance tient compte des variations de dimensions et des propriétés des matériaux, de l’exécution, du type de rupture et de l’incertitude de la prédiction de la résistance. L’effet de charge pondéré se calcule conformément au CNB en multipliant les charges réelles sur la structure (charges spécifiées) par des facteurs de charge qui tiennent compte des variations de la charge.

Aucun échantillon de bois ou de tout autre matériau n’a exactement la même résistance qu’un autre. Dans tout procédé de fabrication, il faut reconnaître que chaque pièce fabriquée sera unique. Les charges, comme la neige et les vents, sont variables elles aussi. Par conséquent, la conception structurelle doit reconnaître que les charges et les résistances sont des groupes de données, plutôt que des valeurs uniques. Comme tout groupe de données, ce sont des attributs statistiques, comme la moyenne, l’écart type et le coefficient de variation. L’objet de la conception est de trouver l’équilibre raisonnable entre la fiabilité et les autres facteurs, comme l’économie et la commodité.

La fiabilité d’une structure dépend d’un éventail de facteurs, que l’on peut catégoriser comme suit :

• les influences externes comme les charges et les changements de température;
• la modélisation et l’analyse de la structure, les interprétations du code, les hypothèses de la conception et d’autres jugements qui font partie du processus de conception;
• la résistance et la consistance des matériaux utilisés dans la construction;
• la qualité du processus de construction.

La méthode CÉL consiste à offrir une résistance adéquate à certains états limites, à savoir la résistance et le service. Les états limites de la résistance renvoient à la capacité de charge maximale de la structure. Les états limites de service sont ceux qui restreignent l’utilisation normale et l’occupation de la structure, comme une flexion ou des vibrations excessives. Une structure est considérée comme étant défaillante ou impropre à l’utilisation lorsqu’elle atteint un état limite au-delà duquel sa fonction ou son utilisation est altérée.

Les états limites de la conception en bois sont classés en deux catégories :

• les états limites ultimes, qui concernent la sûreté et correspondent à la capacité de charge maximale et comprennent des défaillances comme la perte d’équilibre, la perte de charge, l’instabilité et la rupture;
• les états limites de service, qui concernent les restrictions à l’utilisation normale d’une structure.

Parmi les états limites de service, notons la flexion, les vibrations et les dommages localisés.

En raison des propriétés naturelles uniques du bois, comme la présence de nœuds, de flache ou l’angle du fil, la méthode de conception de structures en bois exige des facteurs de modification particuliers au comportement structurel. Ces facteurs de modification permettent d’ajuster les résistances précisées dans la norme CSA O86 afin de tenir compte des caractéristiques matérielles particulières au bois. Les facteurs de modification courants dans la conception de structures en bois comprennent la durée des effets de charge, les effets de système relatifs à l’agissement concerté des pièces répétitives, les conditions de service humide ou sec, les effets de la dimension des pièces sur la résistance et l’influence de produits chimiques et du traitement sous pression.

Les systèmes de construction en bois ont des rapports résistance-poids élevés et les constructions en bois à ossature légère contiennent plusieurs petits raccords, la plupart du temps des clous, qui offrent une ductilité et une capacité importantes dans la résistance aux charges latérales, comme les tremblements de terre et les vents.

Les murs de contreventement et les diaphragmes à ossature légère sont une solution très courante et pratique d’entretoisement latéral pour les immeubles en construction. Typiquement, le revêtement en bois, le plus souvent du contreplaqué ou des panneaux en lamelles orientées, destiné à résister à la charge par gravité peut également agir comme système de résistance latérale. Cela signifie que le revêtement joue plusieurs rôles, y compris la distribution des charges au plancher ou aux solives du toit, l’entretoisement des poutres et des montants pour éviter qu’ils ne flambent hors de la surface, et offre une résistance latérale aux charges des vents et des tremblements de terre. Parmi les autres systèmes de résistance aux charges latérale utilisés dans les bâtiments en bois, notons les ossatures rigides ou les portiques, les contrefiches et les entretoises.

Un tableau des portées typiques est offert ci-dessous pour aider les concepteurs à choisir le système structurel en bois qui convient.

Figure 4.3 : Capacités de portée estimatives des pièces en bois (à des fins d’illustration seulement)
Platelage, solives et poutres		Portées typiques, m	Rapport approximatif portée-profondeur (l-p)
Platelage en bois		1 à 2,5	25-35
Panneaux		0,3 à 0,6	20 à 40
Bois de dimension		3 à 7	15 à 25
Solives en I en bois		6 à 10	20 à 25
Panneaux à revêtement travaillant		3 à 7	24 à 30
Poutres-caissons en contreplaqué		4 à 9	18 à 20
Bois de copeaux parallèles		4 à 18	18 à 20
Bois en placage stratifié (LVL)		4 à 18	18 à 20
Bois lamellé-collé		4 à 25	18 à 20
Fermes et arches		Portées typiques, m	Rapport approximatif portée-profondeur (l-p)
Fermes inclinées		6 à 30	2 à 5
Fermes à membrures parallèles		6 à 30	10 à 15
Fermes de type bowstring		20 à 50	5 à 10

Pour obtenir de plus amples renseignements, veuillez consulter les ressources suivantes :

Introduction à la conception structurale en bois (Conseil canadien du bois)

Manuel de calcul des charpentes en bois (Conseil canadien du bois)

Norme CSA O86, Règles de calcul des charpentes en bois

Code national du bâtiment du Canada

www.woodworks-software.com

Le Code national du bâtiment du Canada (CNB) définit la sécurité incendie sous l’objectif OS1 : « Un objectif du Code est de limiter la probabilité qu’en raison de la conception ou de la construction du bâtiment, une personne se trouvant à l’intérieur ou à proximité du bâtiment soit exposée à un risque inacceptable de blessures sous l’effet d’un incendie. »

Dit simplement, la sécurité incendie est la réduction du risque pour la vie humaine que pose un incendie dans un bâtiment. Bien qu’il soit impossible d’éliminer complètement le risque d’être tué ou blessé dans un incendie, la sécurité incendie dans un bâtiment peut être assurée par des caractéristiques de conception structurale éprouvées qui minimisent, dans toute la mesure du possible, les risques de blessures causées par le feu.

Concevoir un bâtiment qui garantit un risque minimal ou qui respecte un niveau de sécurité incendie prescrit est plus complexe que de simplement envisager les matériaux de construction à utiliser, étant donné que tous les matériaux de construction sont concernés par le feu. Il faut tenir compte de plusieurs facteurs, notamment l’utilisation du bâtiment, le nombre d’occupants, la facilité de sortir du bâtiment en cas d’incendie et le mode de confinement des incendies.

Même les matériaux qui résistent aux incendies ne garantissent pas la sécurité d’une structure. L’acier, par exemple, perd rapidement sa résistance lorsqu’il est chauffé et son point de rupture diminue considérablement lorsqu’il absorbe la chaleur, ce qui met en danger la stabilité de la structure. Un système de plancher non protégé à solives en acier moulé à froid conventionnel se dégrade en 10 minutes, selon les méthodes d’essai normalisées de l’exposition au feu en laboratoire, tandis qu’un système de plancher non protégé de solives en bois conventionnel peut résister jusqu’à 15 minutes. Le béton armé n’est pas non plus immunisé contre un incendie. Le béton s’écaille sous des températures élevées, exposant ainsi le renforcement en acier et affaiblissant les pièces structurelles. Par conséquent, on reconnaît généralement qu’un bâtiment ininflammable n’existe tout simplement pas.

Le CNB ne réglemente que les éléments qui font partie du code du bâtiment. Les éléments de construction que l’on retrouve dans les bâtiments ne sont généralement pas réglementés par le CNB. Dans certains cas, toutefois, ils le sont par le Code national de prévention des incendies du Canada (CNPI).

La classification d’occupation des bâtiments ou des parties d’un bâtiment selon leur usage prévu tient compte des facteurs suivants :

• la quantité et le type de matières combustibles susceptibles d’être présentes (charge calorifique potentielle);
• le nombre de personnes susceptibles d’être exposées à la menace d’incendie;
• la superficie du bâtiment;
• la hauteur du bâtiment.

Cette classification d’occupation est le point de départ servant à déterminer les exigences de sécurité incendie qui s’appliquent à un bâtiment. La classification d’occupation d’un bâtiment du CNB dicte :

• le type de construction du bâtiment;
• le niveau de protection incendie;
• le degré de protection structurelle contre la propagation de l’incendie entre les parties d’un bâtiment utilisées à différentes finalités.

Un incendie peut se produire dans n’importe quel type de structure. La sévérité d’un incendie, cependant, varie selon la capacité d’une construction à :

• confiner un incendie;
• limiter les effets d’un incendie sur la structure de soutien;
• contrôler la propagation de la fumée et des gaz.

À divers degrés, n’importe quel type de construction peut être conçu comme un système (combinaison d’ensembles de construction) pour limiter les effets d’un incendie. Cela donne assez de temps aux occupants pour s’enfuir et aux pompiers pour accomplir leur tâche en sécurité.

La sécurité des occupants dépend également d’autres paramètres, comme la détection, les chemins de sortie et l’utilisation de systèmes automatiques de lutte et de protection contre l’incendie tels que les extincteurs automatiques. Ces concepts sont à la base des exigences du CNB.

Pour obtenir de plus amples renseignements, veuillez consulter les ressources suivantes :

Manuel de calcul des charpentes en bois (Conseil canadien du bois)

Sécurité incendie dans la conception des bâtiments (Conseil canadien du bois)

Codes canadiens — Conseil national de recherches du Canada

Code national du bâtiment du Canada

Code national de prévention des incendies du Canada

Norme CSA O86, Règles de calcul des charpentes en bois

Fitzgerald, Robert W., Fundamentals of Fire Safe Building Design, Fire Protection Handbook, National Fire Protection Association, Quincy, MA, 1997.

Watts, J.M. Fitzgerald, Robert W., Approach to Fire-Safe Building Design, Fire Protection Handbook, National Fire Protection Association, Quincy, MA, 2008.

Rowe, W. D., Assessing the Risk of Fire Systemically ASTM STP 762, Fire Risk Assessment, American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, PA, 1982.

Un bâtiment, quel qu’il soit, est toujours plus vulnérable aux incendies durant la phase de construction qu’une fois terminé et occupé. C’est parce que, sur un chantier, les risques et les dangers ne sont pas les mêmes que dans un bâtiment terminé, de par leur nature et les répercussions possibles. Qui plus est, ces risques et dangers surviennent à un moment où les dispositifs de prévention et de protection contre les incendies, destinés à équiper le bâtiment terminé, n’ont pas encore été installés.

La sécurité incendie sur les chantiers de construction comporte donc des enjeux particuliers. Bien comprendre les dangers potentiels est toutefois le premier pas vers la prévention et l’atténuation des risques d’incendie.

Il est important de respecter la réglementation en vigueur relative à la planification de la sécurité incendie sur un chantier de construction. La coopération de tous les intervenants dans l’élaboration et la mise en œuvre d’un plan contribue pour beaucoup à réduire le risque et les répercussions possibles d’un incendie sur un chantier, quel qu’il soit. Outre la règlementation provinciale, les autorités et municipalités locales peuvent également imposer des lois, des règlementations ou des exigences qui leur sont propres. Votre service d’incendie local saura vous aiguillera vers ces règlementations ou exigences supplémentaires.

La sécurité sur un chantier peut avoir une incidence sur la productivité et la rentabilité à n’importe quel stade du projet. Les règlementations municipales ou provinciales stipulent les exigences minimales relatives à la sécurité incendie sur les chantiers de construction. Mais il faut également tenir compte des caractéristiques et des finalités propres au projet, cela pouvant inciter à dépasser les normes réglementaires en la matière. Il serait ainsi prudent d’évaluer et de mettre en œuvre diverses « meilleures pratiques », selon les besoins particuliers du chantier, afin d’apporter un degré supplémentaire de protection tout en instaurant une culture de la sécurité incendie.

La plupart des incendies sur un chantier de construction sont évitables, moyennant connaissance, planification et diligence. De plus, il est possible d’atténuer considérablement les conséquences de tels incendies, s’ils survenaient. Comprendre et gérer les risques et les dangers tant généraux que particuliers d’un chantier nécessite formation et sensibilisation, outre un travail de préparation et une vigilance constante.

Pour obtenir de plus amples renseignements, veuillez consulter les ressources suivantes :

• La sécurité incendie sur les chantiers :Guide pour la construction de grands immeubles – Centre for Public Safety and Criminal Justice Research, University of the Fraser Valley pour le compte du CCB, 2015
• La lutte contre les incendies sur les chantiers de construction :Prévention et suppression des incendies pendant la construction de grands bâtiments – Centre for Public Safety and Criminal Justice Research, University of the Fraser Valley, 2015
• Report on Course of Construction (Fire) Best Practices Guide (en anglais seulement) – Technical Risk Services pour le compte du CCB, 2014
•  Comparison of the Canadian Construction Site Fire Safety Regulations/Guidelines (en anglais seulement) – Sereca pour le compte du CCB, 2014
• Faits en bref – Série sur la construction et les assurances (CCB, 2005) :
  •  N^o 1 – Assurance construction – Notions élémentaires
  •  N^o 2 – Assurance construction – Contrôle des risques de la construction
  •  N^o 3 – Assurance construction – Directives pour la maîtrise des risques sur les chantiers

• Fire Safety and Security: A Technical Note on Fire Safety and Security on Construction Sites in British Columbia (en anglais seulement) – Wood Works! Colombie-Britannique, 2013
• Ville de Surrey, C.-B. – Construction Fire Safety Plan Bulletin (en anglais seulement)

• Sécurité incendie sur les chantiers de construction de bâtiments en bois de cinq ou six étages en Ontario :Lignes directrices sur les pratiques exemplaires – Ministère des Affaires municipales et du Logement de l’Ontario, mai 2016
•  Fire Safety and Security: A Technical Note on Fire Safety and Security on Construction Sites in Ontario (en anglais seulement) – Wood Works! Ontario, 2013 

Le groupe de Codes Canada du Conseil national de recherches du Canada (CNRC) publie pour le compte de la Commission canadienne des codes du bâtiment et de prévention des incendies (CCCBPI) des codes modèles nationaux qui définissent des exigences minimales, conformément à leurs portée et objectifs. Ceux-ci comprennent le Code national du bâtiment (CNB), le Code national de prévention des incendies (CNPI), le Code national de l’énergie pour les bâtiments (CNÉB) et le Code national de la plomberie (CNB) ainsi que d’autres documents. L’association canadienne de normalisation (CSA) publie d’autres codes modèles qui touchent l’électricité, l’installation du gaz naturel et du propane et les ascenseurs et monte-charges.

Le CNB est le code modèle du bâtiment au Canada qui régit la conception de la plupart des bâtiments au pays. Le CNB est un ouvrage reconnu, parce qu’il établit un ensemble modèle d’exigences visant à assurer la santé et la sécurité du public dans les bâtiments, qui repose sur un processus de prise de décisions par consensus. Ses origines sont profondément ancrées dans l’histoire et la culture canadiennes et traduisent la nécessité de loger la population croissante en toute sécurité et à un coût abordable. Des événements historiques ont contribué à façonner bon nombre des exigences du CNB en matière de santé et de sécurité.

Les codes modèles, comme le CNB et le CNÉB, n’ont pas force de loi tant qu’ils n’ont pas été adoptés par une autorité gouvernementale compétente. Au Canada, cette responsabilité incombe aux provinces, aux territoires et parfois aux municipalités. La plupart des régions adoptent le CNB ou une version adaptée à leurs besoins régionaux qui s’inspire du CNB.

Les codes modèles du Canada sont élaborés par des experts, pour des experts, à la faveur d’un processus de collaboration et de prise de décisions par consensus, auquel prennent part des particuliers de tous les segments de la construction. Ils font appel à la meilleure expertise au Canada et dans le monde afin de proposer des règlements efficaces et harmonisés à l’échelle du pays en matière de construction et de sécurité.

Les publications de Codes Canada sont élaborées par la Commission canadienne des codes du bâtiment et de prévention des incendies (CCCBPI). La CCCBPI coordonne le travail d’un certain nombre de comités techniques permanents. Représentant tous les grands secteurs de l’industrie de la construction, la Commission regroupe des agents du bâtiment et de la sécurité incendie, des architectes, des ingénieurs, des entrepreneurs et des propriétaires de bâtiments ainsi que des membres du public. Les représentants du Conseil canadien du bois siègent à plusieurs comités techniques et groupes de travail chapeautés par la CCCBPI et participent activement à la rédaction des mises à jour techniques et des modifications qui ont trait aux éléments des codes modèles du Canada se rapportant aux produits et systèmes de construction en bois.

Au cours de chaque cycle quinquennal de révision du Code, le public canadien a de multiples occasions de participer au processus de révision. Les modifications proposées au Code sont publiées au moins deux fois au cours du cycle, et le public est invité à présenter ses commentaires. Ce processus est primordial, car il permet la participation de toutes les personnes qui ont des changements à proposer et contribue à étendre l’expertise des comités. Pendant chaque cycle, les comités reçoivent et étudient des milliers de commentaires. Une modification proposée peut être approuvée telle quelle, remaniée, puis représentée au public pour commentaire ou encore être rejetée.

Pour obtenir de plus amples renseignements, veuillez consulter les ressources suivantes :

La sécurité incendie dans les bâtiments (Conseil canadien du bois)

Codes Canada – Conseil national de recherches du Canada

Code national du bâtiment du Canada