Partenaires responsables : SerQ (Portugal) et Cesefor (Espagne)

Partenaire collaborateur : Ademan (Espagne)

Description : L’objectif principal de la présente expérience est de caractériser les bois feuillus locaux (peuplier, hêtre 2e qualité et châtaignier), à travers une campagne expérimentale sur les bois sciés (planches), qui se divise en 3 tâches principales :

  • Caractérisation non-destructive de la matière première ;
  • Évaluation des performances mécaniques (essais de flexion et de traction) ;
  • Comportement des connexions bois-bois (essais de résistance à l’encastrement).

Pour atteindre ces objectifs, plus de 700 planches ont été caractérisées de manière non destructive : environ 150 planches de châtaignier (PT) ; environ 350 planches de hêtre (ES) (33 de 1ère qualité et 320 de 2ème qualité) ; et environ 275 planches de peuplier. La caractérisation s’est basée sur l’enregistrement des défauts tels que les nœuds et les flaches, ainsi que sur les dimensions et le poids, puis sur l’utilisation de la méthode de vibration longitudinale pour la détermination de la fréquence propre et du module d’élasticité dynamique (Fig. 1). Cette dernière présente des corrélations significatives avec les propriétés mécaniques habituellement déterminées par des tests statiques harmonisés (Fig. 2). Les propriétés mécaniques sont cruciales pour l’attribution d’une classe de résistance, qui est la clé d’une conception correcte des structures en bois, ainsi que pour la production fiable de produits en bois d’ingénierie tels que le bois lamellé-collé et le bois lamellé-croisé (CLT).

Figure 1 – Essai de caractérisation non destructif

Au cours de la deuxième étape, des essais statiques ont été réalisés pour déterminer le module d’élasticité et la résistance selon la norme EN 408, tant pour les contraintes de tension (réalisés à SerQ), que pour les contraintes de flexion (réalisés à SerQ et CESEFOR) (Fig. 3). Les travaux sont encore en cours de développement, notamment pour l’échantillon de châtaignier. Cependant, les résultats suivants ont été obtenus jusqu’à présent :

  • Le peuplier peut être affecté à la classe de résistance T12 (tension), équivalente à C20 (flexion), étant conditionné par la faible valeur caractéristique de la densité (333 Kg/m3);
  • Le hêtre de 2ème qualité peut être affecté à la classe de résistance D30 (flexion), conditionnée par la résistance à la flexion (33,4 MPa). D’autre part, en prenant en considération les classes de résistance des feuillus proposées par Kovryga et al. (2020), le hêtre peut être attribué à la classe DT22 (tension), conditionnée par le module d’élasticité moyen (13,2 GPa).

Figure 2 – Corrélation entre le module d’élasticité dynamique (Edyn) et statique sous tension (Et,0)

Figure 3 – Plan d’essai pour la tension (haut) et la flexion (bas)

Un sujet d’intérêt pertinent dans la conception des structures en bois est celui des connexions qui jouent un rôle important. Ainsi, des essais de résistance à l’encastrement ont été réalisés au CESEFOR sur du peuplier portugais et du hêtre espagnol. Le peuplier portugais a été testé parallèlement et perpendiculairement au grain, avec une vis de 9 mm de diamètre nominal (Fig. 4). Le hêtre a été testé parallèlement à la direction du grain avec une vis de 9 mm de diamètre nominal et un boulon de 12 mm (Fig. 5).

Figure 4 – Plan d’essai pour la résistance à l’enfoncement dans le peuplier : parallèle au grain (haut) et perpendiculaire au grain (bas)

Figure 5 – Plan d’essai pour la résistance à l’enfoncement dans le hêtre : parallèle au grain avec la vis (en haut) et parallèle au grain avec le boulon (en bas).

Les essais expérimentaux ont été réalisés conformément à la norme EN 383. Le nombre de pièces testées était de 23 pour chaque type d’essai en peuplier, et de 20 pour chaque type d’essai en hêtre. Les diagrammes charge-déplacement obtenus pour chaque essai réalisé sont présentés à la figure 6 pour le peuplier et à la figure 7 pour le hêtre.

Figure 6 – Diagramme charge-déplacement pour les essais sur le peuplier : parallèle au grain (vers le haut) et perpendiculaire au grain (vers le bas)

Figure 7 – Diagramme charge-déplacement pour les essais sur hêtre : parallèle au grain avec vis (vers le haut) et parallèle au grain avec boulon (vers le bas)

Ces résultats, parmi d’autres liés au projet, ont été pris en compte dans plusieurs publications, telles que des conférences internationales (Sustainable and Digital Buildings ; SHATIS’22 ; 22nd NDTE Symposium) et des thèses de maîtrise en ingénierie (Cláudio Ferreira – Universidade de Coimbra et Gonzalo Cabrera – Universidad Politécnica de Madrid).