travail pratique sur le bois

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EPFL��

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2010��

Soumaya Badour - Hamza

Sehaqui - Ha - Phong

Nguyen - Yassine Bourassi -

Daniel Blanco - Florian

Weill - Mohamed

Eddamanhoury – Alexandru

Moraru�

Groupe 2��

Travail�pratique�sur�le�bois�Laboratoire�de�Matériaux,�Génie�Civil�2010�

Groupe�2�

2�

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Sommaire��

Introduction ..................................................................................... 3

Les différents types de bois et leurs utilisations principales ........ 4

Mesure du retrait et du gonflement ............................................... 6

Détermination de la teneur en eau et de la densité ..................... 10

Propriétés mécaniques ................................................................... 18

Conclusion ...................................................................................... 25

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Groupe�2�

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Introduction �

Considéré comme l’un des plus anciens matériaux de construction utilisé par l’homme, le bois se distingue par un certain nombre de particularités. Il est en effet naturel, rigide, résistant, isolant, économique, biodégradable, peu électrostatique et possède une conductivité thermique d’environ 15 fois plus faible que celle du béton et 400 fois plus faible que celle de l’acier. Il a en outre un bilan énergétique très favorable. Son mode de formation et sa structure microscopique expliquent ses propriétés remarquables, propriétés variant en fonction de différents facteurs : type d’essence, conditions de croissance, taux d’humidité et nature de la direction (matériau anisotrope).

Ces nombreuses qualités lui procurent une place importante dans la vie courante. Il est ainsi utilisé dans le chauffage, l'ameublement, la fabrication d'outils et d'objets artistiques, et surtout dans la construction, domaine qui fera l’objet dans notre TP. Cependant, ce matériau présente une forte sensibilité a l’eau.

Il existe une grande diversité d’arbres. Les essences utilisés dans la construction sont les essences résineuses (80% environ d’utilisation), tel que le sapin, l’épicéa, le mélèze ou encore le pain. Les essences feuillues, quant à elles, représentent 20% de l’utilisation dont les plus prisées sont le chêne et l’hêtre.

Dans le cadre de ce TP, nous allons mettre en évidence les propriétés de déformabilité et de résistance du bois en fonction de la teneur en eau, de la masse volumique (différentiation des espèces) et de l’anisotropie. Dans un deuxième temps nous allons faire des essais de compression, de traction et de flexion.

Bonne lecture !


Groupe�2�

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Les différents types de bois et leurs utilisations principales �

Le bois se décline en plusieurs formes d’utilisation suivant la manière dont il a été coupé et reconstitué. Ces dérivés sont généralement issus de morceaux de bois, d’arbres de petites sections et de déchets de bois qui sont soumis à des transformations (broyage, sciage, tranchage, etc.). Nous nous intéresserons à quelques types de bois utilisés en construction.

Type de bois fabrication Avantages Inconvénients

Le lamellé-collé

Des liteaux ou planches de bois sont assemblés par collage pour

obtenir des éléments de constructions assez grands

Ex : des poutres a grande portée.

- grande résistance.

- utile pour des efforts de flexion sur de grandes

portées.

- Prix raisonnable.

- section et longueur limitée.

- une mauvaise protection peut mener à

une attaque de champignons.

- formation d’une fente radiale de retrait.

Le contreplaqué

Panneaux constitués de couches de bois superposées de façon

perpendiculaire l’une a l’autre. - grande résistance

_

Le bois aggloméré

Constitué de 60 à 70 % de copeaux et de sciure de bois agglomérés avec des résines

synthétiques.

Ͳ�idéal�pour�les�terrasses�

Ͳ�très�grande�résistance�à�l’humidité�car�

hydrophobe,�aux�insectes�et�au�soleil.�

Ͳ�Aspect�très�esthétique.�

�

- Coûteux.

- la qualité dépend du choix de la résine.

- la résine ou colle s’évapore et est

cancérigène pour l’Homme.

- inflammable.

Bois de Placage

Feuilles minces en bois obtenues par sciage, tranchage ou déroulage d’une grume.

- aspect esthétique pour plis extérieurs

_

Bois abouté

Association par collage bout à bout de 2 ou de plusieurs lames de bois massif pour en faire une

pièce plus longue.

- idéal pour membrures de poutres en I.

- Droit et dimensionnellement stable.

- bonne résistance mécanique.

_


Groupe�2�

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Contreplaqué bakélisé

C’est du contreplaqué recouvert de bakélite aux interfaces.

La bakélite empêche l’absorption de l’eau du béton par le bois (qui est très absorbant) et permet

une bonne isolation. C’est pourquoi il est utilisé dans

le coffrage du béton.

- La Bakélite est chère.

Le bois composite

Les lamelles de bois sont assemblées avec d’autres classes de matériaux (ex : sagex, résine

=> bois aggloméré)

- Certaines performances du bois peuvent être

améliorées (isolation) et certains défauts peuvent

être compensés par l’utilisation d’autres

matériaux.

- couteux

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Mesure du retrait et du gonflement

But : Mesurer et analyser le changement de dimension lors du retrait ou gonflement dû au taux d’humidité auquel les pièces de bois sont soumises. Matériel :

x 2 cages hermétiques x Un récipient rempli d’eau placé dans l’une des cages x Un récipient avec du gel de silice qui absorbe l’humidité ambiante x 6 appareils de mesure de déformation linéaire (manomètres) x 2x3 échantillons de bois selon les coupes tangentielles, radiales, longitudinales.

Description et méthode :

Durant cette expérience, nous allons observer la réaction du bois dans deux situations différentes : Lors d’un transfert d’un environnement humide à un environnement sec et inversement. Pour cela, nous disposons de 3 échantillons de bois (80 [mm] de longueur) de coupes différentes (tangentielles, radiales, longitudinales) et en deux exemplaires chacun.

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Groupe�2�

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Les pièces de bois sont alors fixées sur les appareils de mesure puis placées dans des caisses hermétiques dans un environnement sec pour un groupe d’échantillon et humide pour un autre. Dans le cadre de notre expérience, nous avons reproduit l’état humide grâce à un récipient d’eau placé sous une coupe de verre, l’humidité relative y est élevée. Pour obtenir des échantillons proches de l’état anhydre, nous les avons placés sous une coupe de verre avec un récipient remplit de billes de gel de silice qui absorbent toute l’humidité ambiante, l’air y est donc pratiquement dépourvu d’humidité relative.

Les mesures sont relevées après un certain temps d’adaptation de l’échantillon au milieu (jusqu’à ce que les échantillons soient suffisamment secs ou humides). Puis les échantillons sont échangés d’une caisse à l’autre, et sont laissés un temps nécessaire pour garantir un gonflement (ou retrait) suffisant qui témoigne un changement de dimension mesurable. La différence détermine le retrait (ou gonflement). Les différents résultats obtenus permettront de comparer les variations de dimensions en fonction du type de coupe dont les échantillons proviennent.

Fonctionnement de l’appareil de mesure :

Le manomètre est un instrument de mesure de pression qui permet par une relation entre une variation de pression ¨P et une variation de longueur ¨L de déduire un changement de longueur du morceau de bois du au gonflement ou au retrait. Méthode de lecture : 1) lecture dans le cadrant de la valeur donnée par la petite aiguille permettant d'obtenir une mesure précise jusqu'au mm et dixième de millimètre 2) lecture dans le cadrant de la valeur donnée par la grande aiguille permettant d'obtenir une mesure précise millième de mm Mesure du gonflement :

GONFLEMENT Échantillon longitudinale Échantillon radiale Échantillon tangentielle

Mesure état sec 1.208 1.875 1.03

Mesure état humide 1.412 2.091 1.404

ǻL [mm] 0.204 0.216 0.374

ǻL/L [%] 0.26 0.27 0.47

La mesure à l’état sec correspond à l’allongement nul et la mesure à l’état humide correspond à l’allongement due au gonflement.


Groupe�2�

Mesure du retrait :

RETRAIT Échantillon longitudinale Échantillon radiale Échantillon tangentielle

Mesure état humide 4.253 4.675 4.052

Mesure état sec 4.245 4.346 3.413

ǻL [mm] -0.008 -0.329 -0.639

ǻL/L [%] 0.01 0.41 0.80

La mesure à l’état humide correspond à l’allongement nul et la mesure à l’état sec correspond au recul due au retrait.

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Groupe�2�

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Commentaires et observations :

Les différents échantillons ont le même comportement, soit une augmentation de dimension lors du gonflement et une diminution de dimension lors du retrait.

Pour les échantillons qui passent du milieu humide au milieu sec, nous constatons que le retrait est plus marqué le long de l’axe tangentiel de l’échantillon. Nous observons également que l’échantillon radial subit une variation de dimension qui est deux fois plus faible que l’échantillon tangentiel. L’échantillon longitudinal quant à lui présente des variations de dimension négligeables par rapport aux autres.

Par contre, ces conclusions ne sont pas complètement vérifiées pour les échantillons qui passent du milieu sec au milieu humide. En effet nous constatons que le gonflement dans la direction longitudinale n’est plus négligeable, ni en absolu (car il s’est allongé d’un 0,26% par rapport au retrait de 0,01%) ni par rapport aux autres échantillons. Nous pouvons aussi noter que la variation de dimension lors du retrait pour les échantillons tangentiel et radial est supérieure que lors du gonflement, alors que nous observons l’inverse pour l’échantillon longitudinal.

Les résultats obtenus sont en parfaite conformité avec la théorie, exception faite de l’allongement important de l’échantillon longitudinale.

Sources d’erreurs :

x Nous ne sommes pas certains que tout les échantillons proviennent de la même partie de l’arbre : le changement de direction varie en fonction de la zone de l’arbre ;

x Nous n’avons pas fait assez de mesures pour généraliser ; x Nous avons fait une approximation de la longueur de l’échantillon lors du calcul du

pourcentage de l’allongement : la longueur n’est pas la même qu’initialement, puisque l’échantillon a varié lors de la première étape (séchage avant gonflement et humidification avant retrait) ;

En résumé, le changement de dimension est influencé par le plan de coupe ainsi que par le type de mouvement (gonflement ou retrait). Il faut donc en tenir compte dans le choix du bois pour une construction. Il faut donc veiller à minimiser les variations dimensionnelles et par conséquent adapter notre choix aux conditions environnementales. �


Groupe�2�

Détermination de la teneur en eau et de la densité �

Au cours de cette expérience, nous avons étudié 2 essences de bois résineux (sapin et pin) et 2 essences de bois feuillus (hêtre et chêne). Nous avons eu à disposition 3 échantillons (sec ou anhydre) pour chaque essence que nous avons placée dans différentes conditions de cure :

- 0 % d'humidité relative : étuve à une température de 105 °C permettant de conservé l'air sec

-70 % d'humidité relative : étuve contenant un sel dissous permettant de conserver l'humidité voulue à 70 %

- 90 % d'humidité relative

Les échantillons étant secs, nous devrions théoriquement observer une augmentation de poids de l'échantillon à 70 et 90 % d'humidité relative, ce qui s’explique par le fait que les pores se remplissent d’eau. Le poids sec étant indiqué sur chaque échantillon, nous avons seulement pesé les échantillons après leur cure.

Résultats :

Essence Conservation à % humidité relative Masse à sec [g] Masse humide [g] Masse d'eau

Résineux

Sapin0 154,49 155 0,5170 154,47 171,8 17,3390 154,17 191 36,83

Pin0 205,55 203,3 2,2570 205,92 226,3 20,3890 205,12 245,8 40,68

Feuillus

Hètre0 224,82 224,3 0,5270 224,04 247,5 23,4690 223,54 276,9 53,36

Chêne0 209,11 206,5 2,6170 214,103 234,6 20,49790 211,59 255,7 44,11

D'une part pour toutes les essences, nous observons une augmentation de poids lors d'une conservation à 70 et 90 % d'humidité relative (résultats en accord avec la théorie). D'autre part, nous remarquons à 0 % d'humidité relative une diminution de poids pour les 3 essences (pin, hêtre et chêne) contrairement au sapin qui subit une augmentation de poids.

Les échantillons au départ ne sont probablement pas aussi secs qu'après la cure, impliquant nécessairement une diminution de quantité d'eau et donc de poids. Le résultat obtenu pour le sapin est donc contradictoire, nous pouvons supposer une erreur de mesure lors des deux pesées (avant et après la cure) ou une erreur dans les conditions de cures.

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Groupe�2�

Les résultats sont à prendre avec précaution, le bois s'humidifie très rapidement. Probablement les échantillons étaient déjà sortis à notre arrivée : Le fait qu’ils restent à l’air ambiant pendant une longue durée leur fait perdre leur taux d’humidité.

Connaissant le poids de chaque échantillon avant et après cure, nous pouvons déterminer plusieurs caractéristiques.

Détermination de la teneur en eau ou humidité du bois:

Soit W(%) la teneur en eau :

Contrairement à ce qui est proposé dans le TP (humidité par séchage), nous avons déterminé cette humidité en mesurant premièrement le poids sec de l'échantillon puis le poids de l'échantillon humide.

Essence Conservation à % humidité relative Masse d'eau % en eau W

Résineux

Sapin0 0.51 0.3301

70 17.33 11.21990 36.83 23.8892

Pin0 2.25 1.0946

70 20.38 9.89790 40.68 19.8323

Feuillus

0 0.52 0.231370 23.46 10.471390 53.36 23.8704

Chêne0 2.61 1.2481

70 20.497 9.573490 44.11 20.8469

Hètre

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Groupe�2�

Nous remarquons que la teneur en eau est très similaire pour chaque essence : la faible différence entre les valeurs peut être due à l’erreur de mesure.

D'autre part, nous observons que le classement établit pour une humidité relative de 70 et 90 % est diffèrent que celui présent dans le tableau ci-dessous (pour un bois fraichement coupé).

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Enfin, il faut prendre les résultats avec précaution. Premièrement la teneur en eau dépend de la partie de l’arbre d’où l’échantillon provient. Il faut donc être sûr que les échantillons proviennent tous d’une même partie. Deuxièmement, nous avons un nombre limité d’échantillons pour pouvoir généraliser. D’après la théorie nous aurions dû trouver une teneur en eau supérieure pour les bois tendres en comparaison aux bois durs. Nous aurions pu aussi déterminer la teneur en eau électriquement grâce à un humidimètre. Détermination de la masse volumique et de la densité :

i) Etat sec :

x Masse Volumique

ܯܸሾ݇݃Ǥ݉ିଷሿ

M0 : Masse à sec [kg] V0 : Volume des échantillons =5x5x15 [cm3]= 0.000375 [m3]

52% pour du peuplier noir 35% pour du chêne

31% pour du bouleau 47% pour du tilleul

48% pour du peuplier d'Italie 29% pour du frêne

45% pour du sapin 27% pour du sycomore

41% pour de l'aune 27% pour du cormier

39.7% pour le hêtre 19% pour du charme

Les différences de dimensions entre les échantillons étant infime, nous utiliserons un volume V0 constant.

��±�ൌ��̵±��̵��


Groupe�2�

Essence Masse sec

[g] masse volumique à l'état

sec [kg.m-3] densité à

sec

Résineux

Sapin

154.49 411.973 0.412

154.47 411.920 0.412

154.17 411.120 0.411

Pin

205.55 548.133 0.548

205.92 549.120 0.549

205.12 546.987 0.547

Feuillus

Hêtre

224.82 599.520 0.600

224.04 597.440 0.597

223.54 596.107 0.596

Chêne

209.11 557.627 0.558

214.10 570.941 0.571

211.59 564.240 0.564

�

La densité sec ne peut pas être reliée avec l’humidité relative puisque tous les échantillons étaient stockées dans les mêmes conditions avant la cure (à l’état sec).

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0.400

0.450

0.500

0.550

0.600

0.650

Den

sité

Densités�des�différentes�essences�

�

�

�

�

�

�

Sapin Pin Hêtre Chêne


Groupe�2�

Nous constatons le classement suivant pour la densité : Sapin < Pin < Chêne < Hêtre

Premièrement, la valeur de la densité ou masse volumique d'une essence varie très peu en fonction de l'humidité relative.

Deuxièmement, les feuillus ont une densité et une masse volumique supérieur au résineux, les cellules des arbres feuillus sont composés de plus d'éléments que les cellules des arbres résineux impliquant probablement une hausse de poids, et donc une masse volumique et densité plus élevé.

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Troisièmement, nous observons que le pin a une densité et masse volumique supérieure au sapin. Le pin étant plus foncé que le sapin, il possède plus de sève impliquant une masse volumique plus grande.

Il faut prendre les résultats avec prudence : les diverses parties d'un même bois ne possède pas la même densité (le cœur est plus dense que l'aubier, le bois de la base de l'arbre est plus dense que celui du sommet).

En résumé : la masse volumique dépend de la microstructure (fibre, cellule) et de sa nature hydrophile ou hydrophobe.

ii) Etat humide :

x Masse Volumique

ௐߩ ൌ ௐܯܸሾ݇݃Ǥ݉ିଷሿ

Mw : Masse humide [kg]

V0 : Volume des échantillons =5x5x15 [cm3]= 0.000375 [m3]


Groupe�2�

Les différences de dimensions entre les échantillons étant infime, nous utiliserons V0 constant.

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Essence Conservation à % humidité relative Masse humide [g] masse volumique à l'état humide densité humide

Résineux

Sapin0 155 413,3333 0,413370 171,8 458,1333 0,458190 191 509,3333 0,5093

Pin0 203,3 542,1333 0,542170 226,3 603,4667 0,603590 245,8 655,4667 0,6555

Feuillus

Hètre0 224,3 598,1333 0,598170 247,5 660 0,6690 276,9 738,4 0,7384

Chêne0 206,5 550,6667 0,550770 234,6 625,6 0,625690 255,7 681,8667 0,6819

0.4

0.45

0.5

0.55

0.6

0.65

0.7

0.75

0 20 40 60 80 100

Den

sité

Humidité�relative�[%]

Densité�humide�en�fonction�de�l'humidité�relative

Sapin

Pin

Hêtre

Chêne

�

Nous constatons le classement suivant pour la densité : Sapin < Pin < Chêne < Hêtre.

De plus, nous constatons pour toutes les essences de bois la même allure de la courbe: Une augmentation de la densité avec l’augmentation de l’humidité relative.

En comparant la densité à sec avec la densité humide, nous remarquons que le classement est similaire.

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Groupe�2�

16�

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Essence Conservation à % humidité relative % volume des pores Moyenne % volume des pores

Résineux

Sapin0 69,4835

69,505870 69,487490 69,5467

Pin0 59,3975

59,401570 59,324490 59,4825

Feuillus

Hètre0 55,5911

55,726770 55,745290 55,844

Chêne0 58,6943

58,202370 57,70890 58,2044

Porosité:�

Nous constatons que l’humidité relative n’a aucune influence sur la porosité, puisque le volume et le nombre de pores restent les mêmes.


Groupe�2�

Nous constatons le classement suivant pour le volume en pores d’un bois en % : Sapin > Pin > Chêne > Hêtre

De plus, nous supposons que notre résultat est juste pour l’Hêtre puisque son volume en pores concorde avec le tableau suivant :

En outre, nous remarquons que le classement sur le volume des pores est l’opposé de celui des densités à sec et humide, ce qui est logique puisque plus le bois a de pores, plus il y a de vides, et moins il sera dense (la densité est proportionnelle à la masse puisque le volume est constant). nous en déduisons que le bois est une matière très poreuse, toutes les essences ayant un volume de pore supérieur à 50%.

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Groupe�2�

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Propriétés mécaniques �

Résistance à la compression du bois

Le bois étant un matériau anisotrope (les fibres suivent le sens longitudinal), ses propriétés sont différentes selon le sens de sollicitation. C’est pourquoi, nous allons effectuer une compression dans le sens radial et longitudinal de l’échantillon; de ce fait nous pourrons discuter de la qualité de la résistance à la compression du bois dans ces différentes directions.

Compression dans le sens longitudinal.

Description du matériel utilisé :

Nous disposons de 3 échantillons de mêmes dimensions de chaque espèce de bois, à savoir le sapin, le pin, l’hêtre et le chêne. À l’aide de 3 étuves nous avons pu conserver l’humidité de l’air à 0% 70% et 90%, ce qui nous permettra d’analyser l’influence de la teneur en eau sur la résistance en compression.

Méthode :

L’échantillon est appuyé aux 2 extrémités et sollicité en compression par la presse de la machine. A l’aide d’un operateur nous élevons la charge progressivement jusqu'à la rupture. Une manivelle permet de contrôler la vitesse de chargement.

Nous avons ci-dessous le tableau et le graphique correspondant aux résultats.

Echantillon #

Essence Conservation% HR

Section [mm²]

Charge de rupture [KN]

Resistance [N/mm²]

1

Rés

ineu

x Sapi

n 0 2500 163 65.2 2 70 2500 100 40 3 90 2500 60 24 4

Pin

0 2500 249 99.6 5 70 2500 157 62.8 6 90 2500 67 26.8 7

Feui

llus Hêt

re 0 2500 227.5 90.8

8 70 2500 153 61.2 9 90 2500 83 33.2 10

Chê

ne 0 2500 189 75.6

11 70 2500 125 50 12 90 2500 79 31.6


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0

20

40

60

80

100

120

0 20 40 60 80 100

Res

ista

nce

[N/m

m²]

Humidite relative [%]

Graphique�sur�la�resistance�du�bois�en�compression

Chêne

Hêtre

Pin

Sapin

Interprétation :

A partir des résultats obtenus nous constatons que la résistance est inversement proportionnelle à l’humidité relative.

Nous constatons que l’ordre établit à 0 % et 70 % est le même (sapin<chêne<hêtre<pin), alors qu’à 90 % le pin est le moins résistant. En supposant que les 4 essences ont la même allure, nous déduisons une anomalie de la valeur du Pin à 90 %. Cette anomalie peut provenir du fait que nous n’avons pas fait suffisamment d’essais, que nous avons utilisé chaque fois la même section de départ dans nos calculs de la résistance alors qu’elle a changé, que tous les échantillons ne proviennent pas de la même partie de l’arbre (le comportement n’est pas le

même).

La supériorité du pin à une humidité de 0 %, s’explique par le fait qu’une quantité importante de sa résine se dépose sur son écorce et son volume diminue, entrainant une diminution de la surface de contact. Cette diminution explique la résistance élevée. Ce processus se produit aussi pour le sapin, mais pas dans la même quantité. Nous remarquons aussi que plus la densité est élevée, plus la résistance l’est aussi. Nous ne pouvons pas distinguer une supériorité des feuillus par rapport aux résineux et inversement.

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Groupe�2�

La présence d’eau entre les fibres diminue la tension superficielle et facilite le flambement. Pour une humidité relative entre 70 et 90% nous observons un mode de rupture similaire, ductile présentant un frettage.

Pour une humidité relative nulle l’éprouvette présente une rupture fragile, car les pores sont vides, la tension superficielle est grande et les fibres s'éclatent instantanément entrainant la destruction de l’échantillon.

Compression dans le sens radial. �Description du matériel utilisé :

Nous disposons d’un échantillon cubique de sapin de dimensions 5/5/5 conservé à 50% d’h.r.

Méthode :

Nous appuyons l’échantillon et le comprimons à l’aide d’une presse contrôlée par l’operateur de notre machine.

Echantillon�#� essence� conservation�[%�HR]�

section�[mm²]�

charge�de�rupture�[kN]�

résistance�[n/mm²]�

1 sapin 50 2500

20�

�

21 8.4

Interprétation:

Nous observons un tassement de l’échantillon. Les pores sont réduits et l’échantillon devient plus compact. Lorsque la résistance maximum est atteinte, l’échantillon s’écrase mais ne rompt pas. Ainsi, la rupture n’est pas brutale et donc le matériau n’est pas fragile si la sollicitation est effectuée dans le sens radial.


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21�

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Résistance à la traction du bois

Description des matériaux utilisés:

Nous disposons d’une éprouvette épaissie aux extrémités et mince au centre.

Cette dernière a été conservée à 50% d’h.r

Méthode :

L’échantillon est placé entre les mâchoires de l’étireur. Puis, l’operateur augmente petit à petit la charge jusqu'à la rupture de la pièce. A ce moment là la charge est lue sur l’écran de l’operateur.

Echantillon�#� Essence� Conservation�[%�HR]�

Section�[mm²]�

Charge�de�rupture�[KN]�

Résistance�[N/mm²]�

1 sapin 50 1656.75 32.4 19.55

Interprétation :

Nous n’observons quasiment pas de fissures. En effet, il y a eu arrachement des fibres dans la zone de prise de l’échantillon, ceci n’est pas normal car la rupture devrait se produire là ou la section est la plus mince, donc au milieu. Cette erreur peut s’expliquer par un défaut.

En traction dans le sens longitudinal, les fibres peuvent travailler ensemble sans subir un phénomène de flambement. Ceci explique la résistance assez grande et la rupture brutale.

Résistance en flexion du bois

Description du matériel utilise :

Nous disposons d’une poutre en bois d’arbre de 90 cm de long, de hauteur 8cm et de largeur 6cm.

Méthode :

Nous plaçons la poutre sur les 2 appuis fixes de la machine, à l’aide d’une presse placée à mi-travée entre les appuis et contrôlée par l’operateur de la machine, nous effectuons des salves de 0.5kn, puis nous lisons la flèche. Ces données nous permettrons de dessiner un graphique qualitatif de la force en fonction de la flèche .Une fois arrivé au palier de 6kN, nous déchargeons jusqu'à 0.5kN puis nous rechargeons jusqu'à 8kN. Enfin, nous chargeons jusqu'à rupture de la poutre.


Groupe�2�

Voici un tableau ainsi qu’un graphique exprimant les résultats obtenu.

0.5

1.5

2.5

3.5

4.5

5.5

6.5

7.5

8.5

2 3 4 5 6 7 8

Charge

�[KN]

Fleche�[mm]

Graphique�pour�l'essai�de�flexion

22�

�

Echantillon #

charge [kN]

contrainte [N/mm²]

lecture flèche [mm]

įL [mm]

module d'élasticité

[n/mm²]

moment de flexion

[N.m] 1 0.5 1.75 2.36 0 - 112.5 2 1 3.51 2.72 0.36 16479 225 3 1.5 5.27 3.1 0.74 12025 337.5 4 2 7.03 3.48 1.12 10594 450 5 2.5 8.79 3.82 1.46 10158 562.5 6 3 10.55 4.17 1.81 9833 675 7 3.5 12.3 4.48 2.12 9794 787.5 8 4 14.06 4.82 2.46 9646 900 9 4.5 15.82 5.16 2.8 9534 1012.5 10 5 17.58 5.49 3.13 9477 1125 11 5.5 19.34 5.8 3.44 9485 1237.5 12 6 21.1 6.15 3.79 9392 1350 13 0.5 1.75 2.61 0.25 11865 112.5 14 6 21.1 6.24 3.88 9174 1350 15 7 24.61 6.89 4.53 9167 1575 16 8 28.13 7.58 5.22 9092 1800


Groupe�2�

Nous avons obtenue une charge de rupture p = 20.4kN. En appliquant la formule de la contrainte, nous obtenons une résistance maximale qui vaut ımax = 71.71 N/mm2 pour un moment

M = 4590000 N.mm et un moment d’inertie I = 2560000

Remarque:

- Il est important de commencer par 0.5kN et pas par 0kN afin de stabiliser la poutre. - Le fluage est négligeable car le cas de charge n’est pas important. - Il ya un décalage par rapport a l’axe car la poutre n’est pas bien centrée.

Rupture :

Nous observons 2 phénomènes importants conduisant à deux types de ruptures :

- La rupture par poinçonnement écrase les fibres de la partie supérieure en compression. Le poinçonnement est produit par les contraintes de traction longitudinale qui apparaissent dans la partie inferieure de la poutre et empêchent la poutre de se fléchir, d’où l’écrasement. - Le frettage : les frottements entre les plans d’appuis et la poutre s’opposent au déplacement longitudinal entraînant une apparition des contraintes de cisaillement sur les plans parallèles au plan de contact. C’est la raison pour laquelle les fibres sont détachées perpendiculairement à la direction de sollicitation.

Poinçonnement�

23�

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Groupe�2�

La rupture n’est pas rigoureusement perpendiculaire à l’axe de sollicitation car la section transversale de la poutre montre que les fibres ne sont pas totalement radiales.

Interprétation :

Premièrement nous constatons que le module d’élasticité diminue rapidement jusqu'à se stabiliser.La valeur moyenne du module d’élasticité est de 10831 N/mm2, nous pouvons supposer qu’il s’agit d’une essence feuillue. D’après le résultat de contrainte maximale nous pouvons affirmer que le bois résiste très bien en flexion.

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24�

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Groupe�2�

25�

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Conclusion �

Nous avons prouvé dans ce TP que la nature, la microstructure, la densité ainsi que la teneur en eau du bois influencent ses propriétés mécaniques. Qui plus est, nous avons également prouvé que l’impact de ces influences varie selon la coupe du bois (tangentiel, radial, longitudinal) confirmant ainsi son anisotropie. Malgré ce problème, le bois présente plusieurs avantages (bonne résistance mécanique a la traction, flexion, compression ; résistance au feu ; bonne isolation ; écologique,…etc.) témoignant de sa performance.

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travail pratique sur le bois

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