Caractéristiques mécaniques du bois

1. Introduction

Les caractéristiques mécaniques du bois sont difficiles à déterminer en raison de la dispersion importante desrésultats, provenant des variations de qualité dans la même essence, pour le même type d’arbre, dans la mêmepièce.

Le caractère anisotropique du bois rend nécessaire la recherche des caractéristiques pour chaque directiond’effort par rapport à celle des fibres. Il en résulte que les calculs doivent prendre en compte la disposition du fil du bois par rapport aux sollicitationsappliquées.

Sollicitations Observations Sollicitations Observations

Interaction fil du bois / effort à considérer pour lescalculs

L’EC5 adopte une modélisation du comportement mécanique du bois et donne des valeurs caractéristiques pourles résistances ou module de déformation.

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2. Modèle de calcul : Relation contrainte / déformation

Elle est déterminée en supposant que la déformation varie linéairement en fonction de la contrainte jusqu’à larupture.

En traction dans le fil du bois, le modèle adopté est un modèle élastique fragile En compression dans le fil du bois, le modèle adopté est un modèle élastique plastique. Le palier

plastique décrit la phase de micro flambement des fibres du bois, il peut être utilisé pour le calcul depièces en flexion composée.

compression

traction

Diagramme contrainte / déformation

Pour des efforts de traction / compression // aux fibres

Les valeurs caractéristiques dans le fil du bois sont indicées 0

Les valeurs caractéristiques perpendiculaires au fil du bois sont indicées 90

Le comportement des structures doit être établi en considérant un modèle de comportement élastique pour lematériau.

Pour les structures en treillis, ou toute autre structure susceptible de redistribuer l’effet des actions, des méthodesélasto-plastiques peuvent être utilisées pour calculer les contraintes résultantes dans les éléments.

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3. Prise en compte de l’humidité : Classes de service.

Trois classes d’ambiance ont été définies, permettant de recouvrir l’ensemble des situations où des éléments enbois sont susceptibles d’être rencontrés dans une construction. Elles font référence aux conditionsd’environnement.

Classe de service 1 : humidité moyenne d’équilibre du bois résineux < 12 %, température de 20 °C,humidité relative de l’air ambiant de 65 % durant quelques semaines par an.

Classe de service 2 : humidité moyenne d’équilibre du bois résineux < 20 %, température de 20 °C,humidité relative de l’air ambiant de 85 % durant quelques semai nes par an.

Classe de service 3 taux d’humidité plus élevés qu’en classe 2.

La figure ci-contreillustre des situationscourantes et la classede servicecorrespondante :

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4. Effet de la durée d’application des charges

Le bois est un matériau sensible au phénomène de fatigue : soumis à une sollicitation constante, il perd une partienon négligeable de sa résistance dans le temps.

La prise en compte de ce phénomène dans les calculs de structures en bois fait intervenir la durée d’applicationdes charges.

4.1.Classes de durée d’application des charges.

L’EC5 définit 5 classes de durées d’application des charges :

4.2.Facteur de correction kmod.

Les calculs de structures sont effectués à partir de grandeurs caractéristiques des propriétés mécaniques dumatériau . Ces valeurs dépendent de la classe du bois considéré (EN 338).

Pour tenir compte de la fatigue du matériau à long terme, il est parfois nécessaire de modifier les valeurscaractéristiques indiquées dans les tableaux par le facteur de correction kmod.

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5. Classes de résistance des essences

Un classement mécanique des bois est possible, associant des essais mécaniques et physiques sur éprouvettes ousur des pièces entières. Les conditions actuelles de fonctionnement des scieries industrielles françaises ne lepermettent pas.

5.1.Un classement visuel.

Le classement des sciages destinés à des emplois en structure est fondé sur un classement reposant sur descritères visuels liés :

à la structure du bois (les cernes d'accroissement ; les noeuds ; les grosses poches de résine ; l'entre-écorce ; les fentes ) ;

au débit pratiqué (les flaches).

à des altérations biologiques (échauffure ; piqûre noire ; trace de gui ; bleuissement).

aux déformations géométriques (flèche de face ; flèche de rive ; gauchissement ; tuilage).

Le tableau suivant définit une correspondance entre le classement visuel et la classe de qualité du bois considéré(EN 338).

5.2.Effet d’échelle (coefficient kh).

Les valeurs caractéristiques des classes de résistance sont déterminées statistiquement à partird’essais sur des éprouvette de dimensions normalisées.

Plus la section d’une pièce de bois est importante et plus la probabilité de présence d’undéfaut est importante : il convient donc de minorer ces valeurs caractéristiques par uncoefficient kh lié :

Aux dimensions de la section de pièce

Aux dimensions de référence des éprouvettes d’essai ( 150 mm pour le bois massif et600 mm pour le BLC)

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6. Valeurs caractéristiques pour les bois massifs (EN 338)

Le tableau donne les valeurs caractéristiques nécessaires aux calculs des éléments oucharpentes en bois massifs (résineux et peupliers).

Valeurs caractéristiques des bois massifs (EN 338) et coefficient kh

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7. Valeurs caractéristiques pour les bois lamellé collé BLC (EN 338)

Le tableau donne les valeurs caractéristiques nécessaires aux calculs des éléments oucharpentes en bois lamellé collé (résineux et peupliers).

La classe de résistance d’un BLC est déterminée à partir des classes de résistances deslamelles qui le composent.

Valeurs caractéristiques des BLC (EN 338) et coefficient kh

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