Présentation
RÉSUMÉ
Cet article présente une étude détaillée des structures microscopique et macroscopique du bois selon les différentes essences, ainsi que les caractéristiques mécaniques, physiques, chimiques qui en découlent. Un bref rappel de l’interaction forêt, bois et environnement est donné, ainsi que les paramètres pertinents à prendre en compte dans l’utilisation du bois (densité, interaction eau/bois, température). L’article se termine par la présentation des critères, essentiellement visuels, de classement des bois de structure.
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This paper presents a detailed study of the microscopic and macroscopic wood features for different species, as well as the mechanical, physical, chemical characteristics which ensue from it. A brief recall of the forest, wood and environment interaction is given, as well as the relevant parameters to be taken into account for the use of wood (density, water/wood interaction, temperature). The article concludes with a presentation, particularly visual, of the classification criteria of timber.
Auteur(s)
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Marie-Christine TROUY : Ingénieur, docteur de l’université Henri-Poincaré, Nancy 1 - Diplômée en xylologie fondamentale, Paris - Maître de conférences à l’ENSTIB, École nationale supérieure des technologies et industries du bois, et au LERMAB (université de Lorraine)
-
Pascal TRIBOULOT : Ingénieur, docteur-ingénieur de l’université de technologie de Compiègne - Professeur à l’ENSTIB et au LERMAB (université de Lorraine) – Professeur associé à l’UQAC (Québec)
INTRODUCTION
Le bois est un tissu végétal rigide, composé de cellules aux parois ligno-cellulosiques particulièrement performantes d’un point de vue mécanique. C’est ce qui a permis aux arbres d’atteindre des records de taille et de longévité dans le monde vivant.
L’anatomie du bois est complexe et présente une grande variété de « plan ligneux » car elle a fait l’objet de nombreuses innovations adaptatives sélectionnées au cours de l’évolution. En effet, certaines caractéristiques anatomiques permettent aux végétaux de mieux résister aux contraintes environnementales, comme le risque de sécheresse ou de gel. L’anatomie traduit une stratégie ou un compromis permettant à l’arbre d’assurer les différentes fonctions biologiques du bois de façon performante et sécurisée.
La connaissance de l’anatomie permet d’identifier les espèces ligneuses, mais également d’appréhender les propriétés physiques et mécaniques qui en découlent.
La grande variété des bois offre une large palette de choix, chaque bois présentant certaines aptitudes technologiques qui le rendent plus ou moins apte aux différents usages.
La connaissance des « essences » de bois est primordiale pour optimiser ce choix. Le bois étant issu d’êtres vivants, il présente, au sein d’une même espèce, une grande variabilité, qui peut être génétique ou liée aux conditions de croissance.
Le bois destiné à l’industrie fait donc l’objet de classement, autrement dit de répartition en catégories commerciales en fonction de critères de qualité, propres à chaque essence.
Le bois a été un des premiers matériaux utilisés par l’homme. Au fil des siècles, et d’une multitude d’expérimentations, les êtres humains du monde entier ont pu associer à une fabrication donnée le bois qui convenait le mieux.
On peut citer quelques exemples concernant l’Europe :
-
les arcs en if ;
-
les tonneaux en chêne ;
-
les manches d’outil en frêne ;
-
les billots de boucher en charme ;
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les moyeux de roue en orme ;
-
les crosses de fusil en noyer ;
-
les sculptures en tilleul ;
-
les dents d’engrenage en cormier…
Ces précieuses connaissances empiriques sont aujourd’hui vérifiées et complétées grâce à des outils de caractérisations scientifiques, pour les usages actuels du bois.
La science des matériaux ne travaille pas sur un seul axe (par exemple la recherche d’une propriété mécanique élevée), elle cherche au contraire, et en permanence, un compromis optimal entre plusieurs propriétés, souvent contradictoires :
-
un matériau à la dureté élevée et au comportement non fragile ;
-
un composite artificiel à module d’élasticité très élevé et à coût modéré, etc.
Dans cette stratégie, le bois occupe, dans la majorité des cas, une position toujours optimisée.
Matériau renouvelable, dont la fabrication par les arbres retire du CO2 de l’atmosphère, le bois bénéficie aujourd’hui d’un légitime regain d’intérêt dans le cadre de la lutte contre l’accentuation de l’effet de serre. Il fait l’objet de nombreuses innovations pour répondre aux exigences actuelles.
Depuis l’origine, les arbres et le bois représentent l’un des succès majeurs de l’évolution des espèces. Ils nous sont devenus si familiers que nous ne réalisons plus à quel point il y a là un matériau ultraperfectionné à la structure ingénieuse et optimisée : un matériau composite naturel et renouvelable, vraie réponse aux problématiques du siècle qui s’avance.
Le bois, matériau de toujours : c’est, dans ce contexte, la définition la plus pertinente que l’on puisse lui donner. L’architecture et les acteurs de la construction retrouvent aujourd’hui avec le bois un matériau tout à la fois traditionnel, résolument contemporain et pleinement futuriste.
MOTS-CLÉS
propriétés mécaniques structure Propriétés et techniques bois construction bois Propriétés physico-chimiques Matériau bois
KEYWORDS
mechanical properties | structure | Properties and techniques | wood | wood building | physico-chemical properties | Wood material
VERSIONS
- Version archivée 1 de févr. 1987 par Jean BESSET
- Version archivée 2 de févr. 2001 par Marie‐Christine TROUY‐TRIBOULOT, Pascal TRIBOULOT
- Version archivée 3 de nov. 2012 par Marie-Christine TROUY-TRIBOULOT, Pascal TRIBOULOT
DOI (Digital Object Identifier)
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5. Classement des bois de structures
Le matériau bois issu des arbres présente, de fait, une très grande variabilité dans ses propriétés. Cette variabilité, qui peut déconcerter l’ingénieur habitué aux matériaux artificiels, homogènes et isotropes, résulte de l’histoire de la pièce de bois de structure.
Elle dépend de la génétique, de la sylviculture, du milieu (climat, sol, altitude…).
Elle est le résultat des facteurs structuraux liés à l’anatomie du bois (aubier, duramen, bois initial, bois final…).
Elle dépend enfin de l’histoire des traitements éventuels appliqués au matériau (séchage, reprise d’humidité…).
Cette variabilité n’est pas seulement effective d’une essence à l’autre (variabilité interspécifique), elle l’est également au sein d’une même essence (variabilité intraspécifique) et également d’un même arbre.
En l’absence de classement, les variations de propriétés physiques ou mécaniques peuvent être importantes.
À titre d’exemple, le tableau 26 donne une illustration de cette variabilité et montre la nécessité absolue du classement, garant de la fiabilité du matériau utilisable dans la construction.
Le classement peut concerner :
-
les bois ronds ;
-
les plots ;
-
les plateaux ;
-
ou les avivés.
Les sciages sont proposés en dimensions standardisées bien que le sciage puisse également se faire à la demande (débits sur liste). Les dimensions préférentielles sont données en France et dans différents pays européens par la norme EN 1313.
Les procédés de transformation de la grume en pièces de structure à sections généralement rectangulaires font que les singularités du bois (nœuds, pente de fil, poches de résine…) jouent un rôle de plus en plus important sur les propriétés mécaniques au fur et à mesure de la diminution de section.
On distingue le classement d’aspect et le classement structurel. Ce dernier peut se faire en fonction d’une caractérisation mécanique réalisée par des machines d’essais non destructifs ou de manière indirecte selon des critères visuels.
...
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Classement des bois de structures
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - FCBA et al. - Étude CARBOSTOCK, données 2005 – - (2008).
-
(2) - CORNILLIER (C.), VIAL (E.) - L’analyse de cycle de vie (ACV) appliquée aux produits bois : bilan énergétique et prise en compte du carbone biomasse. – - IXe colloque Sciences et Industries du Bois, 20 et 21 nov. 2008 http://www.fcbainfo.fr/pages/page296.php.
-
(3) - GESFOR - Projet Bilan environnemental des systèmes forestiers vis-à-vis du changement climatique et des autres enjeux : pour une optimisation des pratiques sylvicoles et des politiques territoriales – - mars 2018 – ADEME – https://www.ademe.fr/sites/default/files/assets/documents/gesfor_bilan_environnemental_foret_changement_climatique_2018.pdf
-
(4) - VENET (J.), KELLER (R.) - Identification et classement des bois français – - Nancy – École nationale du génie rural, des eaux et des forêts (1987).
-
(5) - SCHWEINGRUBER (F.H.) - Anatomie euro-päischerHölzer – Anatomy of...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Management environnemental – Analyse du cycle de vie – Principes et cadre - NF EN ISO14040 (X30-300) - octobre 2006
-
Management environnemental – Analyse du cycle de vie – Exigences et lignes directrices - NF EN ISO14044 (X30-304) - octobre 2006
-
Bois ronds et bois sciés – Nomenclature des bois utilisés en Europe - NF EN 13556 (B53.800) - décembre 2003
-
Vocabulaire des termes relatifs au bois - NF B 50-002 (B 50-002) - août 1961
-
Vocabulaire des termes relatifs au bois – Seconde liste - NF B 50-003 (B 50-003) - avril 1985
-
Vocabulaire bois : parquets, lambris et frises brutes - NF B 50-005 (B 50-005) - novembre 1985
-
Couverture – Travaux d’évacuation des eaux pluviales - NF P 36201 (DTU40.5) - novembre 1993
-
Bois :...
ANNEXES
Arrêté du 21 novembre 2002 relatif à la réaction au feu des produits de construction et d’aménagement
HAUT DE PAGEOrganismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)
-
ADEME – Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie
-
AQC – Agence qualité construction
-
AFNOR – Association française de normalisation
-
ATIBT – Association technique internationale des bois tropicaux
-
AFCOBOIS – Association française de construction de maisons bois
-
Catalogue Construction Bois
-
CIRAD – Centre de coopération internationale en recherche agronomique pour le développement (Département forestier)
-
CRITT bois – Centre régional d’innovation et de transfert de technologie pour les industries du bois
-
CSTB...
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