BOIS

Caractéristiques mécaniques et assemblages

Caractéristiques mécaniques

Les caractéristiques mécaniques du bois, très importantes pour le dimensionnement des structures, varient en fonction de l'essence, et au sein de l'arbre lui-même, qui est hétérogène (densités différentes du bois initial et du bois final, cernes de croissance d'épaisseurs variables, présence d'aubier et de duramen, direction des fibres parfois non parallèle à l'axe du tronc ou à l'axe longitudinal de l'élément, présence de nœuds, etc.) et anisotrope (ses caractéristiques physiques et mécaniques varient selon les directions longitudinale, radiale ou tangentielle ; cf. fig. 1).

Les caractéristiques mécaniques du bois que l'on cherche à déterminer en vue de son utilisation sont (tabl. 3) :

– la compression ; la résistance à la compression augmente proportionnellement à la masse volumique et diminue avec la teneur en eau : elle est plus élevée dans le sens axial que transversal ;

– la traction ; dans le sens axial, elle offre le maximum de résistance ; dans le sens transversal, c'est le minimum ;

– le cisaillement, lorsqu'il est longitudinal, est à peu près égal à la compression perpendiculaire ;

– la flexibilité, qui correspond à la déformation du bois sous une charge permanente ;

– la fissibilité, caractéristique des bois aptes au fendage de rondins pour la fabrication de bardage, bardeaux, merrains et la préparation des « bûches » pour le bois de feu ;

– la dureté, définie comme la résistance à la pénétration d'une pointe ou d'une bille ; comme la résistance à la compression, elle est proportionnelle à la masse volumique et diminue avec l'humidité ; elle est utilisée pour caractériser les bois exposés à l'usure (parquets) ;

– la résistance aux chocs, maximale dans le sens radial et minimale dans le sens tangentiel ;

– le fluage, déformation irréversible due au comportement viscoélastique du bois et des panneaux ; le résultat est l'augmentation de la flèche, sous l'action de charges permanentes ; cette déformation se fait d'abord très rapidement, puis ralentit.

Assemblages

Les assemblages sont de deux types, mécaniques et collés.

Assemblages mécaniques

Les assemblages mécaniques les plus anciens, en bois, se font par tenon et mortaise ou gousset plan. Actuellement, par exemple pour les charpentes, ce sont principalement des assemblages métalliques : boulon, broche, pointe, plaque, connecteur, etc. L'humidité du bois est un facteur d'affaiblissement de la tenue de l'assemblage métallique. Par ailleurs, les connecteurs métalliques, les clous ou agrafes doivent être zingués ou en acier inoxydable, si l'on ne veut pas voir apparaître des taches à la connexion. Ces taches sont dues, dans le cas du chêne, à l'apparition de tannates de fer, bien connus en tant qu'encres.

Assemblages collés

Les assemblages collés sont extrêmement importants, 90 p. 100 du bois mis en œuvre nécessitant l'utilisation de colles : voir l'article collage(physique).

Le collage sans colle, ou soudage du bois, consiste à frotter les pièces de bois l'une sur l'autre en appliquant une pression. Pour cela, on utilise une machine de soudage par friction. Aux températures très élevées obtenues par la friction (supérieures à 180 ⁰C), la lignine et l'hémicellulose qui constituent la paroi des fibres de bois « fondent », s'enchevêtrent et se soudent les unes aux autres sous l'effet de la pression, formant un joint à la surface de contact entre les pièces. Le soudage du bois sans colle est très rapide et la résistance mécanique de ces joints, obtenus en quelques secondes, est équivalente à celle d'une colle après vingt-quatre heures de collage. Ce procédé peut être appliqué pour souder deux pièces planes, d'une même essence de bois[...]

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Écrit par

Marie Elisabeth BORREDON : professeur d'université, directrice du laboratoire de chimie agro-industrielle U.M.R. I.N.P.T.-I.N.R.A.
Édouard BOUREAU : membre de l'Académie des sciences, professeur émérite à l'université de Paris-VI-Pierre-et-Marie-Curie
Xavier DÉGLISE : ingénieur E.N.S.I.G., docteur ès sciences, directeur honoraire et fondateur de l'École nationale supérieure des technologies et industries du bois, professeur émérite à l'université Henri-Poincaré, Nancy, président de l'International academy of wood Science
Carlos VACA-GARCIA : enseignant-chercheur à l'Institut national polytechnique de Toulouse

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Classification

Pour citer cet article

Marie Elisabeth BORREDON, Édouard BOUREAU, Xavier DÉGLISE et Carlos VACA-GARCIA. BOIS [en ligne]. In Encyclopædia Universalis. Disponible sur : (consulté le )

. BOIS. Encyclopædia Universalis. (consulté le )

BORREDON, Marie Elisabeth, BOUREAU, Édouard, DÉGLISE, Xavier et VACA-GARCIA, Carlos. « BOIS ». Encyclopædia Universalis. Consulté le .

BORREDON, Marie Elisabeth, BOUREAU, Édouard, DÉGLISE, Xavier, et VACA-GARCIA, Carlos. « BOIS ». Encyclopædia Universalis [en ligne], (consulté le )

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