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Rapport commission française BF 002 REF. LBO/JDL/403/15/170 08/04/2015

Correspondance entre classes visuelles et classes de résistance mécanique EN 338 pour le HETRE

(Fagus sylvatica) de France

Introduction des règles de tri par méthode visuelle dans les normes NF B 52 001 partie 1 & 2

JD. LANVIN

FRANCE BOIS FORET 28 avenue Daumesnil

75012 Paris

Fédération Nationale du Bois 6 avenue François 1

er

75000 Paris

France Bois FORET

Bordeaux, le 08/04/2015

Rapport LBO/JDL/403/15/170

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Contexte et objectifs de l’étude

Pour les sciages utilisés en emplois travaillants pour lesquelles les propriétés mécaniques sont

importantes, il convient de trier les sciages selon un classement structurel. Il peut être fait par

machine (norme NF EN 14081 2 & 3) ou à défaut visuellement (norme NF B 52-001- 1 & 2 pour

les bois français). Imposé par le règlement européen « Produits de Construction » (norme NF EN

14081-1), ce classement doit, depuis le 1er janvier 2012, figurer sur chaque pièce de bois pour

circuler librement en Europe (un marquage par paquet est aussi possible si les sciages ont été

analysés par méthode visuelle).

C’est une information indispensable pour le respect du dimensionnement des structures en bois

massif selon la réglementation européenne récente de l’Eurocode 5. Pour le concepteur de

charpente, la connaissance de cette classe lui permet d’estimer non seulement la résistance de sa

pièce à la flexion mais aussi différentes propriétés mécaniques (déformation, cisaillement, portance,

…), nécessaires à ses calculs. Toutes les scieries ne disposent malheureusement pas de machines de

classement. FCBA a mis au point une méthode de classement visuel basé sur les caractéristiques des

sciages observés sur les faces ou les rives (NF B 52 001). Cette méthode est spécifique aux essences

françaises. Ce classement ne doit pas être confondu avec le classement d’aspect (esthétique) bien

qu’il se réfère à certaines caractéristiques similaires (nœuds, singularités...) auxquelles se rajoutent

certaines autres (largeur de cernes...).

FCBA a développé durant ces 30 dernières années des études de qualification des grandes essences

françaises en vue d’une utilisation structurelle via l’estimation par méthode visuelle de la résistance

mécanique anticipant le marquage CE [FLORENTIN1]. Les priorités, validées dans les

commissions professionnelles de l’Institut, ont porté sur les essences principalement utilisées en

structure dans des dimensions limites et présentant donc un risque en matière de stabilité (utilisation

en lamellé collé, charpente industrielle...). Ont ainsi été qualifiés : le sapin et l’épicéa, le pin

sylvestre, le pin maritime, le douglas, les peupliers, le pin noir, le pin laricio, le Mélèze, l’épicéa de

Sitka et dernièrement le chêne (la 4ème révision de la norme NF B 52-001 a été validée en août

2011).

Malgré une ressource abondante française (récolte de 1.26 Mm3 Bois d’œuvre hêtre en 2007 sur les

6.3 Mm3 feuillus/an [AGRESTE 2008]), force est de constater que les parts de marché de cette

essence restent marginales. L’essence est devenue compétitive en coût d’achat depuis que les prix

de vente des bois ont chuté suite à la tempête de 1999. En contrepartie, ces pertes de marché ont

provoqué la fermeture d’un grand nombre de scieries et une perte du savoir-faire.

Connu comme un bois à usage multiple depuis des générations, le hêtre présente toutefois plusieurs

problèmes pour sa bonne utilisation dans la construction entre autre sa qualité mécanique

intrinsèque non identifiable au moyen d’un classement visuel et sa durabilité.

La démarche de caractérisation du hêtre s’inscrit dans une campagne nationale pour connaître les

forces et les faiblesses de cette essence pour une utilisation structurelle (charpente, lamellé collé,

procédés de transformation industrielle du bois massif BMR, etc., …) et répondre au marquage CE.

1 Florentin GH ; Guinard D «Vingt d’actions sur le classement des bois français : des résultats concrets pour valoriser les grumes et

sciages issus de la forêt française » Revue Forestière LVI numéro spécial 2004 pp185-193

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Etat de l’art technique du hêtre en construction

En parallèle des travaux de caractérisation des essences françaises, la détermination de la résistance

mécanique des bois sciés a également une longue tradition en Allemagne. Les critères de

classement par méthode visuelle ont été déduits de campagnes d’essais de résistance mécanique des

bois sciés dans les dimensions utilitaires. De cette manière, il est garanti que les bois sciés

originaires d’Allemagne sont classifiés conformément aux normes :

DIN 4074-1 pour les résineux

DIN 4074-5 pour les feuillus.

La norme EN 1912 « Bois de structure Classes de résistance Affectation des classes visuelles et des

essences » publiée en 2012 précise que le hêtre (Provenance Allemagne2) peut être classé

visuellement selon la norme allemande DIN 4074 Teil 5 en deux classes non cumulables [Rapports

de normalisation TG1 du CEN 124]:

Classe de performance mécanique D40 selon la norme EN 338 assignée par la classe

visuelle :

LS 13 (« Laubholz » – feuillus)

LS 13K (« Laubholz » – feuillus &« Kantholz » – poutre)

Classe de performance mécanique D35 et mieux selon la norme EN 338 assignée par la

classe visuelle :

LS 10

LS 10K

Les graphes suivants montrent les différences notables de mesure des singularités entre les deux

classes visuelles par type de sciage.

LS 13 K – D40

LS 10 K – D35

Figure 1: Taille des nœuds acceptables par classe pour les sciages type poutre selon la norme

DIN 4074 Teil 5 (2008).

2 Les sciages de hêtre proviennent du sud de l’Allemagne.

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LS 13 – D40

LS 10 – D35

Figure 2: Taille des nœuds acceptables par classe pour les sciages type planche selon la norme

DIN 4074 Teil 5 (2008).

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Protocole d’échantillonnage FRANCE et récolte des échantillons

Le hêtre occupe en France environ 1.4 Mha3 [source MEMENTO FCBA 2010-2011] conduits

majoritairement en futaies régulières et taillis sous futaie destinés à la production de bois d’œuvre

(Volume sur écorce récoltés: 1.26 Mm3 en 2007 et 1.1 Mm

3 en 2009) repartie comme suit par classe

d’âge.

0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

70.0

80.0

90.0

100.0

0-20

ans

20-4

0 an

s

40-6

0 an

s

60-8

0 an

s

80-1

00 ans

100-

120 ans

120-

140 ans

140-

160 ans

160-

180 ans

180-

200 ans

200-

240 ans

>= 24

0 ans

Su

rface (

x 1

000 h

a)

TS

TSF

FR

Figure 3: Répartition des surfaces des hêtraies par type de peuplements et par tranche d'âge.

Le graphe illustre une sylviculture plutôt dynamique qui suit les préconisations suivantes :

Pour les peuplements en âge d’être éclaircis (entre 20 à 80 ans) :

o les deux tiers de la production végétale sont prélevés lors des éclaircies.

Pour les peuplements d’âge mûr,

o on récoltera le volume sur pied existant en 15 ans pour une classe d’âge de 20 ans.

Cette technique permettra d’accumuler du bois sur pied pendant cette période par

régénération.

D’après les connaissances actuelles fournies par l’AGRESTE, nous avons identifié 8 régions

administratives susceptibles d’être sollicitées pour fournir un échantillon de grumes représentatif du

massif français. L’échantillonnage retenu doit en effet comprendre au moins 65% de la diversité du

pays pour assurer la représentativité de la ressource nationale.

3 0.6 Mha [MEMENTO FCBA 2008-2009]

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Groupe Liste géographique des

régions

Volume Hêtre (Agreste 2008) en m3

Déroulage Sciage Total pourcentage %

cumulé

1 Lorraine 18 792 316 798 335 590 27% 27%

2 Franche-Comté 20 896 199 735 220 631 17% 44%

3 Normandie 14 513 140 592 155 105 12% 56%

4 Alsace S S 148 126 12% 68%

5 Picardie 18 997 70 695 89 692 7% 75%

6 Champagne-Ardenne 11 205 58 227 69 432 5% 80%

7 Bourgogne P 49 392 64 743 5% 85%

8 Midi-Pyrénées P 26 632 34 635 3% 88%

Autres régions 6583 107 555 144 571 11% 100%

France 127 194 1 136 527 1 263 722 100% La mention S indique que la donnée correspondante est couverte par le secret statistique.

La mention P indique que la donnée correspondante n'est pas publiée pour des raisons liées à la précision, jugée

insuffisante (résultats d'un sondage)

Tableau 1: Récolte de bois par type de produit.

Le plan d’échantillonnage national sera réalisé selon la distribution des parcelles suivantes :

Région type : Lorraine 4 parcelles

Région type : Alsace, Franche Comté, Normandie 3 parcelles par région

Région type : Picardie, Bourgogne, Champagne Ardenne, Midi Pyrénées 2 parcelles

par région

A partir du choix des régions contributrices au projet, nous avons intégré les surfaces par type de

peuplements provenant de l’inventaire forestier comme suit :

Région Futaies

Régulières

Taillis Sous

Futaies

Taillis

Simple Total

ratio FR/

Total

ratio TSF/

Total

ratio TS

/ Total

Alsace 61 900 8 109 1 480 71 489 87% 11% 2%

Bourgogne 50 667 24 688 2 113 77 468 65% 32% 3%

Champagne-Ardenne 66 119 10 416 438 76 973 86% 14% 1%

Franche-Comté 74 193 42 627 8 195 125 015 59% 34% 7%

Lorraine 143 131 40 339 12 402 195 872 73% 21% 6%

Midi-Pyrénées 78 977 54 152 8 065 141 194 56% 38% 6%

Normandie 37 453 12 182 5 783 55 418 68% 22% 10%

Picardie 24 974 12 024 3 893 40 891 61% 29% 10%

Sous total 468 371 261 132 31 753 767 925 61% 34% 4%

Autres régions 262 240 197 427 46 728 506 395 52% 39% 9%

Total 730 611 458 559 78 481 1 267 651 57% 36% 6%

Tableau 2: répartition des surfaces (ha) par type de peuplements et par région.

Le choix des placettes dans chaque région est principalement orienté vers les futaies régulières, qui

constituent la majorité des peuplements de hêtre dans ces régions (cf. Tableau 2). Les mélanges

(TSF) ne seront qu’exceptionnellement étudiés sur certaines régions. Par ailleurs, l’évolution en

fonction de l’âge de la densité des arbres, du diamètre moyen et du volume moyen à l’hectare sont

aussi des caractéristiques importantes qui peuvent jouer sur la qualité du bois. Ces données ont été

analysées pour chaque région. Cependant, des arbres de tous les âges cohabitant sur une même

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parcelle, l’évolution des caractéristiques en fonction de l’âge est moins pertinente car plus difficile à

évaluer sur pied.

Le tableau suivant illustre la répartition des parcelles représentatives de la spécificité régionale qu’il

sera possible d’échantillonner. Bien que faiblement représenté régionalement, le nombre de

parcelles TSF est cohérent par rapport au nombre de placettes totales à sélectionner conformément

aux ratios du Tableau 2.

REGION Indifférent Domanial Communal Privé

Lorraine Futaie

Eclaircie 20- 80 ans 1

Régénération 80 – 140 ans 1

Vieux peuplements 120 – 240 ans 1

Mélanges futaies taillis 1

Franche Comté Futaie

Eclaircie 20- 80 ans

Régénération 80 – 140 ans 1 1

Vieux peuplements 120 – 240 ans


Normandie Futaie




Mélanges futaies taillis

Alsace Futaie



Vieux peuplements 120 – 240 ans 1


Picardie Futaie


Régénération 80 – 140 ans 1 1



Champagne

Ardenne

Futaie





Bourgogne Futaie





Midi Pyrénées Futaie





TOTAL 2 9 8 3

Tableau 3: description théorique des 22 placettes à sélectionner par type de peuplements, par

type de scenario sylvicole et par région.

Sur la base du Tableau 3 les Interprofessions et l’ONF ont cherché les placettes correspondantes

dans les carnets de coupe des scieries partenaires (sur une base de contrat d’approvisionnement) ou

en forêt avec un repérage ONF ou experts privés au préalable.

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Figure 4: Hêtre France : réparation des volumes sur pied par région – localisation des 21

parcelles échantillonnées.

FCBA s’est déplacé dans la mesure du possible de manière à sélectionner les tiges puis numéroté

les arbres sur pied et mesuré les hauteurs et densité de peuplement. L'utilisation du classement des

bois ronds HETRE selon la norme EN 1316-1 a permis d'évaluer la qualité des grumes grâce aux

quatre classes (A non présente, B, C, D).

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ALSACE BOURGOGNE CHAMPAGNE-ARDENNES FRANCHE COMTE

HAUTE-NORMANDIE LORRAINE MIDI-PYRENEES PICARDIE

futaie

Futaie irrégulière

TSF

Catégorie

futaie

100,0%

TSF

100,0%

TSF

100,0%

TSF

66,7%

Futaie irrégulière

33,3%

futaie

100,0%

TSF

25,0%

futaie

75,0% futaie

100,0%

futaie

100,0%

futaie Futaie irrégulière TSFD

B

C

Catégorie

52,5%40,7%

6,8%

60,0%

40,0%

56,7%36,7%

6,7%

Figure 5: variabilité des placettes sélectionnées.

Quatre arbres sont nécessaires par placettes pris de manière que les diamètres soient représentatifs

de la placette. Les arbres sont donc choisis parmi ceux qui offrent le volume moyen du peuplement.

Un arbre supplémentaire a été sélectionné au cas où la grume fende lors de l’abattage (cf. Figure 6).

Les grumes entières ont été rapatriées chez les six scieurs partenaires pour analyse par FCBA avant

sciage des avivés.

Figure 6: Marquage des arbres lors de la visite des placettes et exemple des fentes d’abatages.

Echantillonnées sur les huit régions, les grumes (98 arbres) sont billonnées (218 billons) et mises à

la longueur4 désirée des futurs avivés sur Deck ou manuellement avant l’écorçage. L’analyse des

4 Le nombre de planches est au prorata des arbres sélectionnés sachant que toutes les sections des avivés devront venir au moins des

deux premières billes.

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causes de variabilité nécessite l’information maximum sur le matériau. Pour cela, 4 niveaux

d’informations sont identifiés par grumes, billons et avivés obtenus :

Le lieu de prélèvement parcelle

L’arbre

La hauteur dans l’arbre couleur uniforme

Le nombre de grume, billon & avivés

Chaque billon est référencé par un numéro auquel sont rattachées les informations citées ci-dessus.

De façon pratique, une peinture de couleur est appliquée coté gros bout avant le passage des billons

au sciage. Ces couleurs tranchées évitent toute confusion sur la chaîne de sciage. Un cinquième

niveau d’information est la distance de l’avivé prélevé de la moelle de l’arbre. Cette information est

stockée sous la forme d’un ciblage de couleur appliqué sur le billon, coté fin bout (cf. photo ci-

contre).

Figure 7: Exemple de marquage des billons lors de la transformation en scierie.

Plus de 2300 avivés ont été réceptionnés au FCBA (bordeaux) entre juillet 2013 et septembre 2014.

Le tableau suivant montre la répartition des planches qui ont été utilisées pour les analyses.

Section Bois vert

Alsace Bourgogne Champagne Ardennes

Franche Comté

Lorraine Midi Pyrénées

Normandie Picardie Total

48*112 149 51 30 89 197 29 0 0 545

58*162 145 62 61 112 242 52 102 94 870

78*220 78 34 37 50 85 42 68 63 457

Total 372 147 128 251 524 123 170 157 1872

Tableau 4: Distribution des sciages retenus pour les analyses par section et région

d’approvisionnement.

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Caractérisation des avivés pour une utilisation structurelle (bois massif)

Avant la réalisation des essais mécaniques, les principales caractéristiques physiques des sciages

(> 2300 planches) ont été relevées :

L’accroissement de chaque planche a été mesuré sur les extrémités des planches destinées

aux essais mécaniques. Pour cela nous avons prélevé sur les 2386 sciages un morceau

destiné à compter les cernes. Les mesures des cernes ont été effectuées selon la norme

EN 1310. La mesure a été prise en comptant tous les cernes entiers se situant sur la droite de

la plus longue perpendiculaire aux cernes. Pour déterminer l’accroissement, la longueur de

la droite a été divisée par le nombre de cernes.

La masse volumique de chaque planche testée a été évaluée en prenant les dimensions

largeur et épaisseur au pied à coulisse et en pesant la pièce. Cette masse volumique a été

ramenée à un taux d’humidité moyen de 12% suivant la correction donnée par la norme

EN 384 (0,5 kg par point d’humidité en plus ou en moins)

Nodosité locale sur la partie sollicitée en test de flexion (45 % de la longueur totale) des

pièces. Le mesurage des nœuds fait l’objet d’une norme spécifique et une attention

particulière est portée aux nœuds groupés (cf. EN 1310). La sélection du nœud à mesurer se

fait sur le plus gros défaut qui peut être sur la face et/ou sur la rive de la pièce.

pente de fil locale (tiers central) et globale (longueur 2m) selon la norme EN 1310,

Fentes selon la norme EN 1310

Il est à noter que le séchage a provoqué de grandes déformations sur certaines planches, les

planches les plus déformées selon les indications de la norme EN 14081-1 § tableau 1 ont été

éliminées (environ 200 planches).

L’utilisation des bois en construction impose une connaissance précise des lots de sciage du point

de vue des performances mécaniques suivantes :

Le module d’élasticité exprimée en MPa (dénommé MOE) représente la capacité

d’une planche à se déformer (ou non) lors de l’application d’une charge lors de la

vérification à l’Etat Limite de Service (respect des flèches).

Concrètement, Le MOE représente la pente d’une courbe contrainte –

déformation (Module d’Young) lors des essais de flexion

La contrainte à la rupture exprimée en MPa dénommé MOR (module de rupture))

représente la capacité d’une planche à résister à une charge lors de la vérification à l’Etat

Limite Ultime (respect de la section).

Le MOR est calculé avec la charge ultime lors des essais de flexion.

La Masse volumique exprimée en kg/m3 est un élément clef pour le calcul des

assemblages et plus particulièrement pour la portance locale qu’il convient de vérifier

avec l’Eurocode 5 (EN 1995-1-1) § 8.3).

Réalisé selon la norme EN 408, la planche est chargée symétriquement en flexion en quatre points

sur une portée égale à 18 fois la hauteur. Une force est appliquée à vitesse constante qui ne dépasse

pas 0.003 h mm/s jusqu’à la rupture de la pièce. La flèche est mesurée au centre de la rive de

compression de l’éprouvette entre 0 et 40% de la force maximale (Fmax). Ainsi nous obtenons un

module global d’élasticité (MOEg) en flexion quatre points, qui est le rapport entre l’accroissement

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de force en newtons et l’accroissement de flèche en millimètre. L’essai porte jusqu'à la destruction

mesurée grâce aux capteurs, nous donnant ainsi, pour chaque planche, une contrainte à la rupture

(MOR).

Avec

w : capteur de déplacement

Figure 8: Essais de rupture mis en place au FCBA - montage de flexion 4 points.

Le module d’élasticité est ajusté à un taux d’humidité de 12% par une correction de 1% pour

chaque variation de 1% de teneur en humidité (norme EN 384). Le module d’élasticité local est

déterminé à partir de la mesure du module d’élasticité global au moyen de la relation suivante. Bien

que cette équation ait été déterminée sur des essais de flexion obtenus sur résineux, la norme

EN 384 ne limite pas son utilisation qu’aux résineux (sauf preuve du contraire).

2690*3.1 ,

384 gm

EN

Lm MOEMOE

La contrainte à la rupture est ramenée à une section référentielle de 50*150 mm² pour les

comparaisons de performances mécaniques entre essences en divisant par le coefficient kh (§ 5.3.5.3

EN 384 ; l’exposant retenu est égal à 0.2)

Contrainte à

la rupture MOR (MPa)

MOEmL à

12% (MPa)

MVà 12%

(kg/m3)

moyenne 76,5 14,1 670,4

Coef de Variation (%) 31,4 20,6 6,1

Min 4,7 3,0 545,5

Max 129,8 23,7 877,6

fractile 5% 36,9 9,3 603,0

Tableau 5: variabilité des performances physico-mécaniques du lot testé (1872 planches).

De par son mode de sylviculture5 et ses procédés de transformation

6, les sciages ne présentent pas

(ou peu) une grande présence de défauts (cf. Figure 9).

5 Les Rendez-vous techniques de l'ONF « Gestion des hêtraies dans les forêts publiques françaises » hors-série n° 2

Publié en septembre 2007 - 112 pages

6 Ressel JB “High Quality Beech Glulam Production – Properties – Limitations – Prospects” COST Action E44 Wood

Processing Strategy, 14-15 June of 2005

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Figure 9: Distribution des mesures des principales singularités du hêtre.

Les corrélations entre performances mécaniques et singularités sont très faibles (R²<0.2 en

régression multiple). Il est à noter l’importance de la pente de fil comme le montre la figure

suivante.

Figure 10: Impact de la Pente de fil locale (< ou > à 20%) et globale (< ou > à 10%) sur la

distribution de la contrainte à la rupture du hêtre.

Il faut surtout voir le hêtre français comme un bois ayant de très hautes performances mécaniques

avec peu de singularités dû à son mode de débit particulier et de sylviculture comme évoqué

précédemment.

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Etablissement du classement visuel des bois de structure hêtre par la résistance

Les propriétés mécaniques d’un bois non classé d’une essence quelconque peuvent varier d’une

amplitude telle que la pièce la plus résistante en flexion est parfois 10 fois supérieure à la pièce la

plus faible (cf. Tableau 5). Afin d’appréhender cette résistance et de pouvoir utiliser les résultats

pour pouvoir séparer les sciages en classes de différentes qualités, nous nous proposons d’analyser

dans un premier temps les résultats de contrainte à la rupture, de module d’élasticité et de masse

volumique obtenu durant les essais de flexion 4 points puis de proposer des classes de qualité

mécanique adaptée à la ressource française hêtre.

Le marquage CE des bois utilisés dans la construction (EN 14081 – 1) demande une estimation du

potentiel mécanique de chaque avivé selon une méthode visuelle de tri (cf. NF B 52-001) ou par

machine utilisant alors des techniques d’auscultation par contrôle non destructifs. Les normes EN

14081 (parties 1 – 4) définissent à la fois le réglage initial de ces machines (corrélation entre

paramètres CND et tests destructifs) pour une essence et sur une zone de croissance donnée et le

suivi en production.

Quel que soit la méthode, le bois sera classé à partir de la qualification de ses défauts intrinsèques

en plusieurs catégories appelées classes mécaniques. Le tableau ci-dessous présente les principales

classes de bois (pour les essences feuillues) ainsi que leurs caractéristiques exigées utilisées dans la

construction d’après la norme EN 338. Ces caractéristiques ont été également établies pour les

autres matériaux de construction comme le béton et l’acier.

Classes mécaniques

d’un lot de bois

Fractile 5% de

la contrainte en

flexion (MPa)

Module

d’élasticité

moyen (MPa)

Fractile 5% de

la Masse Volumique

(kg/m3)

D50 50 14 000 620

D45* 45 13 500 580

D40 40 13 000 550

D35 35 12 000 540

D30 30 11 000 530

D24 24 10 000 485

D18 18 9 500 475

*Sous réserve de la publication de la nouvelle norme EN 338 en 2016

Tableau 6 : Extrait des classes de résistance de la norme EN 338 de Décembre 2009

Plusieurs scenarii de classement visuel ont été retenus lors de cette étude pour obtenir des sciages

selon les classes mécaniques suivantes :

o D45, classe destinée pour les produits reconstitués (BMR ; BLC)

o D40 – D24 ou

o D35 – D18

Comme dans toute analyse, il nous faut un référentiel absolu pour comparer et préconiser des

stratégies. Dans le domaine du classement, notre référentiel est le classement optimal (ou

classement théorique). En effet, le classement optimal est directement déterminé à partir des

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résultats d’essais du lot de poutres cassées. Les rendements obtenus (nombre de pièces positionnées

dans les classes mécaniques (EN 338) ne pourront être en aucun cas dépassés par des techniques

alternatives comme le classement par méthode visuelle.

Classes MOR (MPa)

Fractile 5%

MOEL (GPa)

moyen

MV (Kg/m3)

Fractile 5%

Nombre

de pièces

Rendements

(%)

D45* 45,1 14 400 605 1730 92,4

Hors classe 11,6 10 200 609 142 7,6

Total 1872 100

Tableau 7 : Classement optimal en classe D45 sous réserve de la publication de la nouvelle

norme EN 338 en 2016

Classes MOR (MPa)

Fractile 5%

MOEL (GPa)

moyen

MV (Kg/m3)

Fractile 5%

Nombre

de pièces

Rendements

(%)

D40 40.2 14.3 605 1788 95.5

Hors classe 10.7 9.7 616 84 4.5

Total 1872 100

Tableau 8 : Classement optimal en classe D40.

Classes MOR (MPa)

Fractile 5%

MOEL (GPa)

moyen

MV (Kg/m3)

Fractile 5%

Nombre

de pièces

Rendements

(%)

D35 35.2 14.1 605 1856 99.1

Hors classe 4.7 7.3 618 16 0.9

Total 1872 100

Tableau 9 : Classement optimal en classe D35.

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Classement visuel HETRE selon la classe D45

Ce chapitre a pour but de proposer l’intégration du hêtre dans la norme NF B 52 001 partie 2 sur la

base d’une affectation dans une classe mécanique (D45) et de quantifier les critères visuels à

prendre en compte pour identifier ces classes. Les critères visuels possibles donnés par la norme NF

B 52 001-2 et qui ont été jugés pertinent pour le classement, sont :

Classes

Critères 0 – D45

Largeur de cernes (mm) < 10 mm

Diamètre des nœuds

- sur la face Pas de nœud

- sur la rive Pas de nœud

Pente de fil locale et globale < 10% - 1 : 10

Tableau 10 : Principaux critères visuels pris en compte pour la classe visuelle 0 (équivalent

D45 sous réserve de la publication de la nouvelle norme EN 338 en 2016).

Le tableau suivant donne le rendement des avivés hêtre dans la classe visuelle équivalente de la

classe D45. La classe D50 n’est pas atteignable, le fractile de la masse volumique n’est pas

respecté.

Classes MOR (MPa)

Fractile 5%

MOEL (GPa)

moyen

MV (Kg/m3)

Fractile 5%

Nombre

de pièces

Rendements

(%)

0 – D45 52,7 14,6 598 594 31,7

Hors classe 29,6 13,8 611 1278 68,3

Total 1872 100

Tableau 11 : Rendement du classement par méthode visuelle pour des classes D45.

L’annexe 2 présente les vérifications par régions.

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Classement visuel HETRE selon les classes D40 – D24

Ce chapitre a pour but de proposer l’intégration du hêtre dans la norme NF B 52 001 sur la base

d’une affectation dans deux classes mécaniques (D40, D24) et de quantifier les critères visuels à


B 52 001 et qui ont été jugés pertinent pour le classement, sont :

Classes

Critères 1 – D40

3 – D24



- sur la face < 1 / 5 larg. < 3 / 5 larg.

- sur la rive < 1 / 5 épais < 3 / 5 épais

Pente de fil locale < 20% - 1 : 5 < 40% - 1 : 2.5

Pente de fil globale < 10% - 1 : 10 < 20% - 1 : 5

Tableau 12 : Principaux critères visuels pris en compte pour la classe visuelle 1 et 3

(équivalent D40 et D24)

Le tableau suivant donne le rendement des avivés hêtre dans les deux classes visuelles équivalentes

de la classe D40 et D24.

Classes MOR (MPa)

Fractile 5%

MOEL (GPa)

moyen

MV (Kg/m3)

Fractile 5%

Nombre

de pièces

Rendements

(%)

1 – D40 47 14,6 603 1113 59,5

3 – D24 24.2 13,5 614 570 30,4

Hors classe 21,4 12,3 597 189 10,1

Total 1872 100

Tableau 13 : Rendement du classement par méthode visuelle pour des classes D40 et D24.

L’analyse de la répartition des planches par région d’approvisionnement, imposée par la procédure

EN384, limite les planches vues classe 3 en D24. L’annexe 2 présente les vérifications.

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Classement visuel HETRE selon la classe D35 – D18

Ce chapitre a pour but de proposer l’intégration du hêtre dans la norme NF B 52 001 sur la base

d’une affectation dans une classe mécanique (D35 ; D18) et de quantifier les critères visuels à


B 52 001 et qui ont été jugés pertinent pour le classement, sont :

Classes

Critères 2 – D35

4 – D18







Tableau 14 : Principaux critères visuels pris en compte pour la classe visuelle 2 et 4 équivalent

respectivement à D35 et D18.

Le tableau suivant donne le rendement des avivés hêtre dans les deux classes visuelles équivalentes

de la classe D35 et D18.

Classes MOR (MPa)

Fractile 5%

MOEL (GPa)

moyen

MV (Kg/m3)

Fractile 5%

Nombre

de pièces

Rendements

(%)

2 – D35 39,4 14,4 604 1436 76,7

4 – D18 21,6 13,6 613 337 18

Hors classe 15,5 11,7 589 99 5,3

Total 1872 100

Tableau 15 : rendement du classement par méthode visuelle pour des classes D35.

L’analyse de la répartition des planches par région d’approvisionnement, imposée par la procédure

EN384, vérifie les planches vues en classe 4 en D18. L’annexe 2 présente les analyses.

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Analyse complémentaire

Grâce à la traçabilité mise en place tout le long de l’étude, il nous est facile d’identifier rapidement

les grandeurs d’influence de la contrainte à la rupture par l’analyse des valeurs moyennes comme le

montre la figure suivante (graphique des effets principaux - MINITAB).

Un des premiers constats montre que l’étuvage permet d’obtenir de meilleures performances

mécaniques confirmant les hypothèses énoncées par HAPLA7.

Figure 11: Graphique des effets principaux sur la valeur moyenne de la contrainte moyenne à

la rupture de flexion.

La position de la planche par rapport au sol montre la plus grande sensibilité sur la variation des

valeurs moyennes de la contrainte à la rupture. Il est à noter que les débits (cœur enfermé)

diminuent la performance mécanique ; le mode de sciage en plateau permet facilement l’élimination

de cette partie du bois.

Contrairement à certaines affirmations, la présence de cœur rouge n’est pas préjudiciable sur la

contrainte à la rupture

7 HAPLA F. “The Beech (Fagus sylvatica L.) along the „Forestry –Wood – Chain“ in Germany” Wood Biology and

Wood Technology — University of Göttingen

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La contrainte à la rupture moyenne est

calculée par palier de présence de cœur rouge.

Chaque valeur moyenne est entourée par des

limites de décision indiquées par des traits.

Comme aucun point n’est situé hors des

limites de décision, la présence de cœur rouge

n’influe pas statistiquement (à 95%) sur la

contrainte de flexion.

1,000,900,850,800,750,700,600,550,500,450,350,300,250,200,150,100,00

160

140

120

100

80

60

40

20

0

cœur rouge

Mo

yen

ne

54,9

99,4

77,2

ANOM normale à un facteur de MORechelα = 0,05

Figure 12: analyse de la contrainte moyenne à la

rupture de flexion en fonction de la présence du

cœur rouge.

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Classement pour la résistance du hêtre français en structure – démarche normative

A partir des 8 régions représentatives du massif forestier français, 98 hêtres (diamètre moyen

57,6cm ; CV = 20%) de diverses qualité (classe B, C, D) et d’âge (âge moyen = 109 ans ; CV =

22%) ont été sélectionnés pour l’étude sur 21 placettes (altitude moyenne = 350 m ; CV = 41%).

Les grumes (volume moyen = 2,5 m3 ; CV = 42%) collectées ont été ensuite billonnés (218 billons)

en longueurs de 3 ou 4 m selon les sections.

Chaque billon découpé a été identifié par une numérotation et un code couleur qui identifie l’arbre,

la hauteur de prélèvement, le parc à bois des 6 scieries participantes. Les sciages (plus de 2300

avivés ; sections sèches 40*100*2000 - 50*150*3000 – 65*200*4000 mm³) destinés aux essais

mécaniques ont été envoyés par la suite sur le site de FCBA Bordeaux après avoir été ressuyés puis

séchés (80% du lot) ou étuvés-séchés (20%).

Les différentes parties abordées lors de ce projet ont apporté des éléments incontestables sur les

caractéristiques physiques et mécaniques du hêtre. L’ensemble des informations collectées va

permettre d’améliorer et de faire évoluer le processus de transformation industrielle et d’envisager

de nouvelles solutions de valorisation dans le domaine constructif.

Les sciages de hêtre classés suivant les règles pour une classe visuelle identifiée selon la norme de

classement visuel française (NF B 52 001-1) peuvent être assignés à une classe mécanique au

moyen d’une table.

Table 1 :

o Classe hêtre 1 – D40


Table 2 :



Les sciages de hêtre classés suivant les règles pour une classe visuelle identifiée selon la norme de

classement visuel française (NF B 52 001-2) peuvent être assignés à une classe mécanique au

moyen d’une table 1 :

o Classe hêtre L0 – D45

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Ces seuils sont proposés en premier lieu à la commission française BNBA BF 002 pour une

introduction du hêtre dans la norme française NF B 52 001 puis au CEN TC 124 TG1 pour une

introduction de l’essence hêtre dans la norme européenne EN 1912.

Classe

mécanique

Règle de

classement

Classe

visuelle

Essence

Nom

commercial

Source Identification

botanique Nom de la norme

D40

France

1

Hêtre France

Fagus

sylvatica

119

Cf. NF B 52 001-1 :

Table Hêtre 1 D24 3

Classe

mécanique

Règle de

classement

Classe

visuelle

Essence

Nom

commercial



D35 France

2 Hêtre France

Fagus

sylvatica

119

cf. NF B 52 001-1 :

Table Hêtre 2 D18 4

Classe

mécanique

Règle de

classement

Classe

visuelle

Essence

Nom

commercial



D45* France L0 Hêtre France

Fagus

sylvatica

119

cf. NF B 52 001-2 :

Table Hêtre L0

* sous réserve de la publication de la nouvelle norme EN 338 en 2016

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Tableau 16 : critères visuels de la classe visuelle 1 – D40 & 3 – D24 (TABLE NF B 52-001-1 :

HETRE 1)

Classes

Critères 1 – D40 3 – D24







Flaches

Moins de 10 % de la

largeur de la face et de la

rive sur moins de 25 % de

la longueur

Moins de 10 % de la

largeur de la face et de

la rive sur moins de 35

% de la longueur

Altérations biologiques

- bleu

- traces de gui

- piqûres noires

- échauffure

Admis

Non admis

admises si elles apparaissent sur une seule face

Non admise

Déformation maximale en mm

pour une longueur de 2 m

flèche de face (mm)

flèche de rive (mm)

Gauchissement

< 10

< 8

1 mm/25 mm large

Tuilage Maximum 5 mm

Fentes

Gélivure Exclus

Gerces Permises

Roulure Exclus

Fentes de cœur Exclus

Fentes traversantes Admissible en bout avec une longueur < à la largeur

Fentes non traversantes <= 1/3 de la longueur admises

Discoloration Cœur rouge Permis

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Tableau 17 : critères visuels de la classe visuelle 2 - D35 & 4 - D18 (TABLE NF B 52-001 – 1 :

HETRE 2)

Classes

Critères 2 – D35

4 – D18







Flaches

Moins de 10 % de la



% de la longueur

Moins de 10 % de la



% de la longueur


- bleu

- traces de gui

- piqûres noires

- échauffure

Admis

Non admis


Non admise





Gauchissement

< 10

< 8

1 mm/25 mm large

< 20

< 12

2 mm/25 mm large


Fentes

Gélivure Exclus

Gerces Permises

Roulure Exclus

Fentes de cœur Exclus

Fentes traversantes Admissible en bout avec une longueur < à la

largeur

Fentes non traversantes <= 1/3 de la longueur admises


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Tableau 18 : critères visuels de la classe visuelle L0 – D45 (TABLE NF B 52-001-2 : HETRE

L0)

Classes

Critères

L0 – D45*



- sur la face Pas de nœud

- sur la rive Pas de nœud

Pente de fil locale et globale < 10% - 1 : 10

Flaches Moins de 10 % de la largeur de la face et

de la rive sur moins de 25 % de la longueur


- bleu

- traces de gui

- piqûres noires

- échauffure

Admis

Non admis


Non admise





Gauchissement

< 10

< 8

1 mm/25 mm large


Fentes

Exclus Exclus

Permises Permises

Exclus Exclus

Exclus Exclus

Admissible en bout

avec une longueur

< à la largeur

Admissible en bout avec une longueur < à la largeur

<= 1/3 de la

longueur <= 1/3 de la longueur


*sous réserve de la publication de la nouvelle norme EN 338 en 2016

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Annexe 1 : Comparaison des classements visuels français avec la méthodologie de la norme allemande La méthodologie française du classement visuel impose de vérifier la nodosité maximale non

seulement sur la face mais aussi sur la rive. Par analogie, la méthode allemande prend en compte la

valeur maximale de la projection du nœud sur la face ou la rive. Nous avons voulu uniquement

vérifier la proportion de planches françaises vues avec les paramètres de la norme allemande:

Norme française Norme allemande

1 D40 LS13K D40

2 D35 LS10K D35

Les deux méthodes donnent in fine les mêmes tendances comme le montre les distributions des

planches vues D40 ou D35 par pays.

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Annexe 2 : Déclaration des valeurs caractéristiques (EN 384)

Les tableaux suivants reprennent les résultats selon le formulaire de déclaration des valeurs caractéristiques requis lors de la demande

d'affectation des classes et des essences aux classes de résistance de l'EN 1912.

N°

Rég

ion

Cla

sse

vis

uel

le

Epai

sseu

r

Hau

teur

Eff

ecti

fs

Hum

idit

é

MO

R

Fac

teur

ajust

emen

t

rais

on

MO

R a

just

é

1.2

MO

R

Char

. M

OR

MO

E

Fac

teur

ajust

emen

t

rais

on

MO

E a

just

é

Char

. M

OE

MV

Fac

teur

aju

stem

ent

rais

on

Mv aj

ust

ée

Char

.MV

Cla

sse

méc

aniq

ue

1 L0 39-77 93-201 106 10,5 43,1 1,05 Dim 47 56,5 15,963 1,01 MC 15,7 642 0,95 610

2 L0 38-76 97-215 97 11,4 54,7 1,01 Dim 56,8 68,1 11,776 1,01 MC 11,7 598 0,95 568

3 L0 38-77 90-201 57 9,3 48,5 1,02 Dim 46,4 55,7 13,169 1,03 MC 12,8 632 0,95 600

4 L0 37-74 90-206 205 10,4 56,9 1,04 Dim 59,7 71,6 15,194 1,02 MC 14,9 638 0,95 606

5 L0 37-78 100-205 37 10 43,4 1,01 Dim 46,7 56 15,228 1,02 MC 14,9 622 0,95 591

6 L0 43-78 143-215 92 8,9 48,3 0,98 Dim 45,9 55,1 17,336 1,03 MC 16,7 630 0,95 599

L0 594 10,0 1 Echant. 52,7 55,1 52,7 14,6 14,6 598 598 D45

France Bois FORET




N°

Rég

ion

Cla

sse

vis

uel

le

Epai

sseu

r

Hau

teur

Eff

ecti

fs

Hum

idit

é

MO

R

Fac

teur

ajust

emen

t

rais

on

MO

R a

just

é

1.2

MO

R

Char

. M

OR

MO

E

Fac

teur

ajust

emen

t

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MO

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just

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Char

. M

OE

MV

Fac

teur

aju

stem

ent

rais

on

Mv aj

ust

ée

Char

.MV

Cla

sse

méc

aniq

ue

1 1 39-79 90-210 209 10,6 47,1 1,03 Dim. 49 58,9 15,7 1,01 MC 15,5 650 0,95 617

2 1 38-76 95-215 169 11,6 44,3 1,01 Dim. 44,7 53,7 12,0 1 MC 11,9 612 0,95 581

3 1 38-77 90-209 126 9,4 42,1 1,01 Dim. 39,8 47,8 13,3 1,03 MC 13,0 645 0,95 612

4 1 37-74 87-210 346 10,3 50,8 1,02 Dim. 53,6 64,3 15,2 1,02 MC 14,9 639 0,95 607

5 1 37-80 100-207 64 10,5 46,6 0,99 Dim. 50,2 60,2 15,0 1,02 MC 14,7 625 0,95 594

6 1 43-78 143-215 199 8,9 43,6 0,98 Dim. 43,7 52,5 17,1 1,03 MC 16,6 636 0,95 604

1 1113 10,2 1 Echant. 47,9 47,8 47,8 14,6 14,6 604 604 D40

N°

Rég

ion

Cla

sse

vis

uel

le

Epai

sseu

r

Hau

teur

Eff

ecti

fs

Hum

idit

é

MO

R

Fac

teur

ajust

emen

t

rais

on

MO

R a

just

é

1.2

MO

R

Char

. M

OR

MO

E

Fac

teur

ajust

emen

t

rais

on

MO

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just

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Char

. M

OE

MV

Fac

teur

ajust

emen

t

rais

on

Mv aj

ust

ée

Char

.MV

Cla

sse

méc

aniq

ue

1 3 39-77 92-212 115 11 26 1 Dim. 26,7 32 14,3 1,01 MC 14,1 672 0,95 638

2 3 39-75 90-210 79 11,7 30 1 Dim. 30,2 36,3 11,7 1 MC 11,7 629 0,95 597

3 3 38-79 90-205 91 9,3 20,1 1,02 Dim. 20,2 24,2 12,0 1,03 MC 11,7 649 0,95 617

4 3 34-72 91-214 136 10,2 26,7 1,02 Dim. 27,6 33,2 14,3 1,02 MC 14,0 637 0,95 605

5 3 38-80 100-210 47 11,1 25,7 0,98 Dim. 27,8 33,4 13,4 1,01 MC 13,3 656 0,95 624

6 3 51-77 145-220 102 9,2 36,7 0,97 Dim. 36,4 43,7 16,1 1,03 MC 15,6 637 0,95 605

3 570 10,4 1 Echant. 28,2 24,2 24,2 13,6 13,6 614 614 D24

France Bois FORET




N°

Rég

ion

Cla

sse

vis

uel

le

Epai

sseu

r

Hau

teur

Eff

ecti

fs

Hum

idit

é

MO

R

Fac

teur

ajust

emen

t

rais

on

MO

R a

just

é

1.2

MO

R

Char

. M

OR

MO

E

Fac

teur

aju

stem

ent

rais

on

MO

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just

é

Char

. M

OE

MV

Fac

teur

aju

stem

ent

rais

on

Mv aj

ust

ée

Char

.MV

Cla

sse

méc

aniq

ue

1 2 39-79 90-212 273 10,7 40,6 1,02 Dim. 41,4 49,7 15,3 1,01 MC 15,1 658 0,95 625

2 2 38-76 90-215 216 11,7 34,6 1,01 Dim. 35,1 42,2 11,9 1 MC 11,9 618 0,95 587

3 2 38-77 90-209 168 9,4 33,3 1,01 Dim. 32,6 39,1 12,9 1,03 MC 12,6 648 0,95 615

4 2 37-74 87-214 422 10,2 43,6 1,02 Dim. 45,6 54,7 15,0 1,02 MC 14,7 639 0,95 607

5 2 37-80 100-210 103 10,8 36,2 0,99 Dim. 39 46,8 14,3 1,01 MC 14,2 628 0,95 597

6 2 43-78 143-215 254 9 40,1 0,97 Dim. 39,1 46,9 16,8 1,03 MC 16,3 636 0,95 605

2 1436 10,3 1 Echant. 40,1 39,1 39,1 14,4 14,4 607 607 D35

N°

Rég

ion

Cla

sse

vis

uel

le

Epai

sseu

r

Hau

teur

Eff

ecti

fs

Hum

idit

é

MO

R

Fac

teur

ajust

emen

t

rais

on

MO

R a

just

é

1.2

MO

R

Char

. M

OR

MO

E

Fac

teur

aju

stem

ent

rais

on

MO

E a

just

é

Char

. M

OE

MV

Fac

teur

aju

stem

ent

rais

on

Mv aj

ust

ée

Char

.MV

Cla

sse

méc

aniq

ue

1 4 39-77 92-208 74 11,1 25,7 1 Dim. 25,9 31,1 14,2 1,01 MC 14,1 668 0,95 634

2 4 39-73 93-210 46 11,3 20,9 1,01 Dim. 21,1 25,4 11,5 1,01 MC 11,5 627 0,95 596

3 4 38-79 86-205 68 9,3 17,9 1,03 Dim. 18 21,6 12,1 1,03 MC 11,8 644 0,95 612

4 4 34-72 91-210 75 10,4 25,4 1,02 Dim. 27,2 32,7 14,6 1,02 MC 14,3 643 0,95 611

5 4 44-75 105-213 12 11,2 23,1 0,98 Dim. 24,8 29,7 13,2 1,01 MC 13,1 645 0,95 613

6 4 53-76 145-220 62 9,2 30,3 0,97 Dim. 30,3 36,4 16,1 1,03 MC 15,6 637 0,95 605

4 337 10,4 1 Echant. 24,7 21,6 21,6 13,6 13,6 613 613 D18

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Annexe 3 : vérification des seuils de nodosité

Pour une essence donnée, l'enregistrement d’une classe visuelle dans la norme EN 1912 satisfaisant

les exigences d'une classe de résistance, nécessite de vérifier la répartition de la dimension des

nœuds (au niveau de la zone critique) en fonction des seuils visuels.

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Annexe 4 : Impact des fentes

Parmi les détériorations et déformations du hêtre liés à l’opération de séchage artificiel, certaines

sont inévitables car tout simplement dépendantes du fort retrait (retrait volumique du hêtre =

18.3%8). Les fentes superficielles proviennent d’un gradient trop élevé entre la partie centrale et la

périphérie. Le retrait y sera élevé et des tensions apparaitront alors dans le bois. Il est important de

connaitre si les fentes ont un impact significatif sur les performances mécanique.

Comme les diagrammes en boite représentent 95% de la distribution (cf. figure suivante), il est

facile de constater si la présence de fentes influe sur la contrainte caractéristique de flexion (fractile

à 5%).

Figure 13: analyse de la présence de fentes sur la contrainte moyenne à la rupture de flexion.

8 Benoit Y. « Les guides des essences de bois » Edition Eyrolles - FCBA

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Glossaire et normes de référence

Avivé : Bois scié en forme de parallélépipède rectangle ne présentant que de vives arêtes,

sauf tolérance de flaches prévues par les normes.

Cerne : En section transversale, couche d’accroissement dans le bois.

Contrainte à la rupture en flexion (MOR) : Traduit la capacité d’une poutre à résister à un

effort dans le plan perpendiculaire aux fibres conduisant à la ruine de la poutre.

Fractile : Valeur caractérisant la limite d’une fraction d’un ensemble ordonné. Pour les

contraintes à la rupture nous parlons de fractile à 5%.

Module d'élasticité en flexion (MOE): Définit la force nécessaire à déformer une poutre

pour une sollicitation dans le plan perpendiculaire aux fibres. Le module peut être local

(flèche de l’arc central mesurée sur le tiers central) ou global (flèche de l’arc mesuré sur la

totalité de la poutre). Plus la poutre résiste à la déformation, plus le module est élevé. Le

module d’élasticité local ainsi que la contrainte à la rupture et la masse volumique sont les

trois critères retenus pour effectuer le classement structure (EN338).

Norme EN 338 «Bois de structure – Classes de résistance» : Celle-ci donne des classes

de résistance pour des avivés, définissant un ensemble de grandeurs mécaniques à utiliser

dans le calcul (MOR et MOE). Par contre, elle ne spécifie pas la méthode de classement

permettant d'obtenir ces valeurs. L'objectif de cette norme est de faciliter le travail du

calculateur, qui peut utiliser une classe de résistance sans avoir à se préoccuper de la façon

dont elle a été produite. De ce point de vue, le bois est maintenant comparable à l'acier.

Norme EN 384 «Détermination des valeurs caractéristiques des propriétés mécaniques

et de la masse volumique» : Celle-ci indique la méthode pour déterminer les valeurs

caractéristiques des propriétés mécaniques et de la masse volumique, pour des populations

de bois définies, classées visuellement et/ou mécaniquement.

Norme EN 408 «Bois massif et bois lamellé collé : Détermination de certaines propriétés

physiques et mécaniques» : Celle-ci décrit les méthodes d’essai utilisées pour déterminer les

propriétés du bois en dimensions d’emploi.

Norme EN 1310 «Bois ronds et bois sciés : Méthode de mesure des singularités.

NF B 52-001-1 (2011) « Règles d'utilisation du bois dans la construction - Classement

visuel pour l'emploi en structures des bois sciés français résineux et feuillus - Partie 1 :

bois massif »

NF B52-001-2 (2011) « Règles d'utilisation du bois dans la construction - Classement

visuel pour l'emploi en structures des bois sciés français résineux et feuillus - Partie 2 : méthode alternative pour le bois massif entrant dans la fabrication de bois lamellé collé BLC

et de bois massif reconstitué BMR »

Documents

Correspondance entre classes visuelles et classes de ...fnb.altamys.net/fr/system/files/mediatheque_documents/rapport... · massif selon la réglementation européenne récente de