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Le bois et le CNB 2005 26 octobre 2010
Bureau de promotion des produits du bois du Québec /Centre d’expertise sur la construction commerciale en bois 1
Le bois et le CNB 2005Colloque sur la promotion du bois en Chaudière-AppalachesHôtel le GeorgesvilleSt-Georges-de-Beauce, 26 octobre 2010
Christian Dagenais, ing., M.Sc.Conseiller technique
Bureau de promotion des produits du bois du Québec /Centre d’expertise sur la construction commerciale en bois979 Ave de Bourgogne, bureau 520Québec, Qc, G1W 2L4Tél: (418) 650-7193Fax: (418) 650-9011cdagenais@cecobois.com
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Objectif
• Sensibiliser aux principes de conception des charpentes en bois conformément au Code national du bâtiment 2005
• Prendre connaissance
– Des méthodes de conformité au CNB
– Des charges de conception
– Des systèmes structuraux en bois
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Plan de la présentation
1. Code national du bâtiment 2005 (CNB)
2. Conformité au CNB
3. Solutions acceptables
a) Partie 9
b) Partie 4
c) Partie 3
4. Solutions de rechange
5. Conclusion
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1. Code national du bâtiment 2005
• Code national modèle axé sur les objectifs
• Principaux avantages
– Clarté : plus facile à comprendre et à appliquer
– Souplesse : meilleure adaptabilité aux innovations de conception, aux rénovations et aux nouvelles technologies
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1. Code national du bâtiment 2005
• Volume 1– Division A
• Application, objectifs et énoncés fonctionnels
– Division B• “Solutions acceptables”
• Méthode traditionnelle
– Division C• Dispositions administratives
• Volume 2• Annexes,
données climatiques, etc.
• Guide de l’utilisateur – Partie 4
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2. Conformité au CNB
Conformité
au CNB selon
SOLUTIONS ACCEPTABLES(division B)
SOLUTIONS DE RECHANGE
Côté “PRESCRIPTIF”…et la voie facile!!
Côté “OBJECTIF”…plus innovateur!!!
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3. Solutions acceptables
Partie 9 : Maisons et petits bâtiments
Applicable si ces critères sont respectés
– Usages principaux• Groupe C – Habitations
• Groupe D – Bureaux
• Groupe E – Commerces
• Groupe F-2 et F-3 – Industriels à risques moyens et faibles
– Hauteur de bâtiment ≤ 3 étages
– Aire de bâtiment ≤ 600 m² (± 6455 pi²)
– Portée libre ≤ 12,2 m (40 pi)
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3. Solutions acceptables
9.23 Construction à ossature de bois
• Applicable à l’ossature légère de bois seulement
– Tout autre système doit être calculé selon la partie 4
• Ossature légère de bois
– Éléments répétitifs
(espacement ≤ 610 mm (24 po))
– Portées libres ≤ 12,2 m (40 pi)
– Surcharge de plancher ≤ 2,4 kPa (50 lb/pi²)
– DRF d’au plus ≤ 45 min
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3. Solutions acceptables
Partie 4 : Règles de calcul
Applicable si ces critères sont respectés
– Tous les bâtiments de « Protection civile »
– Tous les usages principaux (groupes A à F-3)• Groupe A – Réunion (salles de spectacle, restaurants, arénas…)
• Groupe B – Soin et de détention
• Groupe F-1 – Industriel à risques élevés
• Groupes C, D, E, F-2 et F-3 – tel que précédemment
– Toute non conformité à la partie 9• Hauteur de bâtiment > 3 étages
• Aire de bâtiment > 600 m² (~6455 pi²)
• Portée libre > 12,2 m (40 pi)
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Partie 4 : Règles de calcul
– Charge d’utilisation
– Charge permanente
– Charge de neige
– Charge de vent
– Charge sismique
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3. Solutions acceptables
Partie 4 : Règles de calcul– Ne fait pas de distinction entre les matériaux
• Chaque structure est conçue selon des charges à supporter– Pas de matériau plus fort qu’un autre !!!
– Charge d’utilisation• Selon l’usage anticipé des surfaces de planchers
– Musées : 4,8 kPa (100 lb/pi²)
– Bureaux : 2,4 kPa (50 lb/pi²)
– Planchers résidentiels : 1,9 kPa (40 lb/pi²)
– Etc...
– Charge permanente• Inclut le poids total de la charpente, incluant le revêtement
extérieur et la finition intérieure
• Plus elle est élevée, plus elle sera pénalisante pour le sismique !
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3. Solutions acceptables
Partie 4 : Règles de calcul
– Charge de neige• Selon la configuration et l’accumulation de neige possible
– Toit plat
– Toit à 2 versants
– Toit en contrebas
– Etc...
+ VENT =
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3. Solutions acceptables
Partie 4 : Règles de calcul
– Charge de neige
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3. Solutions acceptables
Partie 4 : Règles de calcul
– Charge de vent• Selon la configuration et l’exposition au vent du bâtiment
Terrain ouvert Terrain rugueux
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3. Solutions acceptables
Partie 4 : Règles de calcul
– Charge sismique• Selon la configuration du bâtiment et la qualité du sol
– Type de système résistant aux forces sismiques (SRFS)
» Murs de refend et diaphragme cloués
» Ossature à ductilité moyenne (ex: assemblages avec rivets)
» Ossature à ductilité restreinte (ex: assemblages avec boulons)
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3. Solutions acceptables
Partie 4 : Règles de calcul
– Charge sismique• Directement proportionnel au poids du bâtiment (D + 0,25∙S)
– Bois est plus léger que l’acier ou le béton, donc nécessairement un poids de bâtiment plus faible
» Acier : 7 850 kg/m³
» Béton : 2 400 kg/m³
» Bois : 550 kg/m³
• Indirectement proportionnel aux coefficients de ductilité (Rd) et de sur-résistance (Ro) du SRFS
– Ossature de bois = les plus performants (pour catégorie où Rd = 3)
» Murs de refend et diaphragmes cloués : RdRo = 5,1
» Ossature à ductilité moyenne : RdRo = 3,9
» Ossature à ductilité restreinte : RdRo = 2,6
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3. Solutions acceptables
Partie 3 : Protection contre l’incendie, sécurité des occupants et accessibilité
• Classifie tout bâtiment, ou toute partie de bâtiment, ainsi que le type de construction autorisé selon:
• Son usage principal, sa hauteur et son aire
• Le nombre de façades sur rue
• L’utilisation, ou non, d’un système de protection incendie (gicleurs automatiques)
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3. Solutions acceptables
3.2.2 Construction et dimensions des bâtiments selon l’usage
– Prescrit le type de construction afin de prévenir la propagation du feu et l’effondrement dû au feu
ConstructionINCOMBUSTIBLE
ConstructionCOMBUSTIBLE
Photo : ICCA-Québec Photo : Cecobois
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3. Solutions acceptables
3.1.5 Construction incombustible
– Type de construction dans laquelle un certain degré de sécurité incendie est assuré grâce à l’utilisation de matériaux incombustibles pour les éléments porteurs
– Permet toutefois que la
plupart des matériaux
de finition et d’éléments
non-porteurs soient
combustibles
Photo : La Sécurité Incendie dans les Bâtiments, CCB 1997
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3. Solutions acceptables
• Effet de la température sur les résistances des matériaux dits « résistants au feu »
Source : Buchanan (2001)
ACIER
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3. Solutions acceptables
• Effet de la température sur les résistances des matériaux dits « résistants au feu »
Source : Buchanan (2001)
BÉTON
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3. Solutions acceptables
• Effet de la température sur une poutre
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3. Solutions acceptables
• Matériaux combustibles autorisés dans une construction incombustible
• Matériaux de couverture (3.1.5.3)
• Fenêtres en bois (3.1.5.4)
• Composants et revêtements extérieurs de murs
extérieurs non-porteurs (3.1.5.5 et 3.2.3.7)
• Menuiseries, portes, cadres, armoires (3.1.5.7)
• Éléments de plancher (3.1.5.8)
• Revêtements intérieurs de finition (3.1.5.10)
• Isolants combustibles (3.1.5.12)
• Cloisons (3.1.5.13)
Autorisés selon leur indice de propagation de la flamme (3.1.13)
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3. Solutions acceptables
Hôtel de ville de Baie St-PaulPalais Montcalm
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3. Solutions acceptables
3.1.4 Construction combustible
– Se dit d’une construction réalisée avec des matériaux combustibles (qui peuvent « potentiellement » alimenter un incendie au sens du CNB)
– Comprend1) La construction en gros bois d’œuvre
2) La construction à ossature légère de bois
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3. Solutions acceptables
Gymnase de l’école Vision (Québec)
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3. Solutions acceptables
Usine de La Charpenterie (Chicoutimi)
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3. Solutions acceptables
Résidence du Domaine Baie-Jolie (Pointe-du-Lac)
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3. Solutions acceptables
Hôtel Holiday Inn (St-Hyacinthe)
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3. Solutions acceptables
3.1.4.6 Construction en gros bois d’œuvre
– Type de construction combustible dans laquelle on assure un certain degré de sécurité incendie en :• Spécifiant les dimensions minimales des éléments structuraux
• Spécifiant l’épaisseur et la composition des planchers et des toits de bois
– Inclut le bois massif, le bois lamellé-collé et le Parallam®
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3. Solutions acceptables
Manège équestre à Magog (Qc)
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Complexe de soccer intérieur du Parc Chauveau à Québec (Qc)
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Poste frontalier à Armstrong (Qc)
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3.1.4.6 Construction en gros bois d’œuvre
• Dimensions minimales indiquées sont conformes à un degré de résistance au feu d’au plus 45 minutes
Constructionsupportée
Élémentstructural
Bois massif(mm)
Lamellé-collé(mm)
Bois rond(mm)
Toit seulement
Poteaux 140 x 191 130 x 190 180
Arcs partant du sommet des murs ou aboutements
89 x 140 80 x 152 -
Poutres et fermes 89 x 140 80 x 152 -
Arcs partant du niveau du plancherou à proximité
140 x 140 130 x 152 -
Planchers, planchers et toits
Poteaux 191 x 191 175 x 190 200
Poutres, fermes et arcs140 x 241191 x 191
130 x 228175 x 190
-
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3. Solutions acceptables
• 3.1.4.6 Construction en gros bois d’œuvre
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3. Solutions acceptables
3.2.2.16 Toits en gros bois d’œuvre
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3. Solutions acceptables
3.2.2.16 Toits en gros bois d’œuvre
1) Sauf indications contraires aux articles 3.2.2.20 à 3.2.2.83, le toit d’un bâtiment d’au plus 2 étages de bâtiment peut être de construction en GBO, quel que soit l’aire du bâtiment ou le type de construction requise, pourvu que le bâtiment soit entièrement protégé par gicleurs
2) Éléments porteurs mis en œuvre à l’étage situés immédiatement au-dessous d’une ossature de toit qui peut être de construction en GBO peuvent également être de construction en GBO
Tous les bâtiments d’un étage entièrement protégés par gicleurs
peuvent être d’une construction en gros bois d’œuvre
(bois massif, lamellé-collé ou en PSL)
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3. Solutions acceptables
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3. Solutions acceptablesb) Partie 3
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3. Solutions acceptablesb) Partie 3
• Selon cette partie 3 du CNB, les bâtiments commerciaux (groupes D et E) peuvent atteindre :
– 3 étages sans système de gicleurs
– 4 étages avec système de gicleurs
– Selon le nombre d’étages, avec gicleurs, la superficie maximale permise est de 14 400 m² (groupe D)
Sources : O’Connor, J. (2006), McKeever et al (2006), cecobois (2007)
90% des constructions ont moins de 3 étages !!!
75% des constructions ont moins de 2 000 m² !!!
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4. Solutions de rechange
• Pas un nouveau concept…
– Section 2.5 du CNB 1995 autorisait les « équivalents »
• Quand l’utiliser?
• Qui la demande?
• Qui l’évalue?
• Niveaux de performance minimale?
• Documents à soumettre?
– Documents de référence disponible au
www.nationalcodes.ca
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4. Solutions de rechange
OSSécurité
OS1OS2OS3OS4OS5
OHSanté
OH1OH2OH3OH4OH5
OAAccessibilité
OA1OA2
OPProtection incendie & dommages structuraux
OP1OP2OP3OP4
4 objectifs
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4. Solutions de rechange
F02 : limiter la gravité et les effets d’un incendie ou d’une explosion
46 énoncés fonctionnels
F04 : retarder la défaillance ou l’effondrement provoqué par les effets d’un incendie
F20 : supporter les charges et les forces prévues et y résister
Etc…
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4. Solutions de rechange
Exemple 1
– 3.2.2.52 Groupe D, au plus 4 étages, protégé par gicleurs
– Construction combustible d’au plus 3 600 m²
– Objectifs• OP1.2 : Limiter la probabilité qu’un bâtiment soit exposé à un risque
inacceptable de dommages sous l’effet d’un incendie ou d’une explosion touchant des aires au-delà de son point d’origine *OP1.2+
• Etc...
– Énoncés fonctionnels• F04: Retarder la défaillance ou l’effondrement provoqués par les effets
d’un incendie
• Etc...
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4. Solutions de rechange
Exemple 1 (suite)
– Attribution objectifs/énoncés fonctionnelsLa solution de rechange doit {énoncé fonctionnel} afin de {raison} pour des raisons liées à {objectifs}.
[F04-OP1.2] : La solution de rechange doit [F04] retarder la défaillance ou l’effondrement provoqué par les effets d’un incendieafin de [OP1.2] limiter la probabilité que le bâtiment soit exposé à un risque inacceptable de dommages sous l’effet d’un incendie ou d’une explosion touchant des aires au-delà de son point d’originepour des raisons liées à la sécurité incendie du bâtiment [OP1].
Séparation coupe-feu (planchers) ≥ 1 heure
COMPARTIMENTATION !!
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4. Solutions de rechange
Exemple 2
– 3.2.2.51 Groupe D, au plus 6 étages, protégé par gicleurs• Construction incombustible d’au plus 7 200 m²
– Attribution objectifs/énoncés fonctionnels• [F03-OP1.2] + [F04-OP1.2,OP1.3+ → planchers doivent former
une séparation coupe-feu d’au moins 1 heure
• [F04-OS1.3+ → murs, poteaux et arcs porteurs doivent avoir
un DRF au moins égal à celui exigé pour la
construction qu’ils supportent
• Etc...Mêmes objectifs et
énoncés fonctionnels que 3.2.2.52…
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4. Solutions de rechange
Bureau de la CSN FondAction (Québec)– 6 étages, 5 575 m² (60 000 pi²), 22,8 m de haut (75 pi)
– 3 niveaux de stationnement souterrain de 930 m² (10 000 pi²)
Architecte : Gilles Huot, GHA Atelier d’architectureIngénieur en structure : Bureau d’Études Spécialisées
Photo : FPInnovations
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4. Solutions de rechange
Bureau de la CSN FondAction (Québec)
• Poutres, colonnes et platelage de 89 mm en bois lamellé-collé Nordic Lam• Noyau central en béton
Photo : FPInnovations
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4. Solutions de rechange
Credit Valley Hospital (Mississauga, Ont.)
Architecte : Farrow Partnership Architects inc.
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Credit Valley Hospital (Mississauga, Ont.)
Photo : Ontario WoodWorks!
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Credit Valley Hospital (Mississauga, Ont.)
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4. Solutions de rechange
Vancouver Convention Center (Vancouver)
Photo : www.vancouverconventioncentre.comArchitectes : MCM/DA + LCM Architects
• 111 500 m² (1,2 millions pi²)• 60% construit au-dessus du sol• 40% construit au-dessus de l’eau
Photo : Nic Lehoux (www.e-architect.co.uk)
• Le plus grand toit vert au Canada
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Bureau de promotion des produits du bois du Québec /Centre d’expertise sur la construction commerciale en bois 27
Colloque sur la promotion du bois en Chaudière-AppalachesHôtel le Georgesville, 26 octobre 2010
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4. Solutions de rechange
Vancouver Convention Center (Vancouver)Bois d’apparence en Sapin Douglas et Pruche de l’Ouest
Photo : BC WoodWORKS!
Colloque sur la promotion du bois en Chaudière-AppalachesHôtel le Georgesville, 26 octobre 2010
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4. Solutions de rechange
Complexe résidentiel REMY (Richmond, C.-B.)
6 étages à ossature légère de bois188 unités répartis sur 3 bâtiments
17 650 m² (190 000 pi²) de superficie totale
Image : Patrick Cotter Architects
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Bureau de promotion des produits du bois du Québec /Centre d’expertise sur la construction commerciale en bois 28
Colloque sur la promotion du bois en Chaudière-AppalachesHôtel le Georgesville, 26 octobre 2010
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4. Solutions de rechange
Complexe résidentiel REMY (Richmond, C.-B.)
Originalement conçu en acier…mais converti en bois depuis le changement au BC Building Code
Économie de 12% !!(4,8$ millions sur un coût
total de 40$ millions)
Colloque sur la promotion du bois en Chaudière-AppalachesHôtel le Georgesville, 26 octobre 2010
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4. Solutions de rechange
Apple Valley Senior Housing (Kelowna, C.-B.)
5 étages à ossature légère de bois72 unités de résidence supervisée
Réalisé depuis le changement au BC Building Code
Image : Photography West
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Colloque sur la promotion du bois en Chaudière-AppalachesHôtel le Georgesville, 26 octobre 2010
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4. Solutions de rechange
Résidence d’étudiants à UBCO (Kelowna, C.-B.)
5 étages à ossature légère de bois212 chambres d’étudiantsRéalisé depuis le changement au BC Building Code
Photo : Photography West
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4. Solutions de rechange
Library Square (Kamloops, C-.B.)
5+1 (5 étages à ossature de bois sur 1 étage en béton)151 unités
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Colloque sur la promotion du bois en Chaudière-AppalachesHôtel le Georgesville, 26 octobre 2010
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4. Solutions de rechange
Library Square (Kamloops, C-.B.)
Photo : Photography West
Originalement conçu en acier…mais converti en bois depuis le changement au BCBC
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4. Solutions de rechange
Library Square (Kamloops, C-.B.)
Photo : Photography West
Murs coupe-feu en bois tel que permis dans le nouveau Code 2005
Photo : Photography West
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4. Solutions de rechange
Stadthaus «Timber Tower» (Londres)
Immeuble résidentiel9 étages (le plus haut du genre au monde)2 610 m² (28 000 pi²) de superficie
Architecte : Waugh Thistleton Architects
Ingénieur en structure : Techniker
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4. Solutions de rechange
Stadthaus «Timber Tower» (Londres)
Cage d’ascenseur entièrement en bois
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4. Solutions de rechange
Stadthaus «Timber Tower» (Londres)
Système structural de panneaux
«laminés-croisés» KLH (Autriche)
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4. Solutions de rechange
Bâtiments « passifs » de 5 étages (Berlin)
Infos : www.passivhaus-prenzlauer-berg.de
Photo : Cecobois
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4. Solutions de rechange
Bâtiments « passifs » de 5 étages (Berlin)
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4. Solutions de rechange
Bureaux/Condos de 7 étages (Berlin)
Kaden + Klingbeil ArchitektenPhotos : www.kaden-klingbeil.de
Infos : www.e3berlin.de
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4. Solutions de rechange
Bureaux/Condos de 7 étages (Berlin)
Photos : www.kaden-klingbeil.de
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5. Conclusion
• Conception selon 2 méthodes :
1) Solutions acceptables (division B)
2) Solutions de rechange
• Il est FAUX de dire que le CNB interdit l’usage du bois dans la construction non résidentielle
• CNB 2005 ouvre la porte aux solutions de rechange (innovations) permettant aux concepteurs de se démarquer!
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5. Conclusion
• L’introduction du nouveau CNB 2005 axé sur les objectifs permet d’aller au-delà des limites prescriptives de la division B
• De plus en plus de constructions multi-étagées à travers le monde à l’aide de Codes axés sur la performance/objectifs
Pine Square / Pacific Court, Long Beach, CA
Murray Grove à Londres, UKImmeuble locatif à Seattle, WA