Comment choisir le bois utilisé dans la construction. Quelles sont les propriétés importantes ?

Le bois est un matériau à partir duquel les objets les plus divers peuvent être fabriqués. Meubles, portes, fenêtres, portes, portes, fenêtres, hachoirs, bols, objets décoratifs, structures de maison, clôtures, pergolas, gloriettes, panneaux de particules, MDF ou OSB, poutres simples ou lamellées, n'en sont que quelques-uns. La variété des essences de bois et de leurs propriétés nous permet de trouver à la fois un matériau esthétique pour des meubles de luxe et un matériau résistant pour la structure d'une maison de 2 ou 3 étages. Mais comment savoir lequel choisir ? Quelles sont les propriétés importantes dans la construction ? Comment le bois se compare-t-il aux autres matériaux de construction ? Voici les réponses à ces questions et à d'autres.

Le bois, un matériau anisotrope

La principale différence entre le bois et les matériaux de construction tels que la brique ou le béton est que le bois n'est pas un matériau uniforme, mais anisotrope. Les propriétés varient au sein d'une même pièce de bois en fonction de certains critères. Le bois diffère également d'une essence à l'autre par son dessin naturel, son poids spécifique, sa résistance ou sa durabilité. Même lorsqu'il provient de la même essence, les propriétés du bois diffèrent en fonction des conditions de croissance, de la façon dont il a été coupé ou de son taux d'humidité.

Si vous observez un tronc en coupe transversale, dans de nombreuses espèces, vous verrez deux zones clairement délimitées : la zone de l'aubier, vers l'extérieur près de l'écorce, qui est de couleur plus claire, et la zone du bois de cœur, vers le centre, qui est de couleur plus foncée. Ces deux zones ont des fonctions différentes et le bois qui en est issu est également différent. Le bois de cœur soutient l'arbre et le bois est dur et résistant. L'aubier nourrit l'arbre et le bois est plus tendre, moins résistant et aimant l'eau. Lorsque l'arbre est jeune, la zone de l'aubier est plus large et la zone du duramen plus étroite, et la proportion change à mesure que le bois mûrit. Le bois qui contient beaucoup d'aubier n'est pas recommandé pour la construction, de même que le bois jeune.

Les propriétés du bois diffèrent également en fonction de la méthode de coupe. Le bois coupé dans le sens radial se déforme plus fortement que le bois coupé tangentiellement à l'anneau annuel. Les propriétés du bois le long de l'axe longitudinal sont différentes de celles le long de l'axe radial.

C'est la fibre qui fait la différence entre les espèces. La fibre est constituée de cellules, généralement parallèles à l'axe longitudinal, qui contiennent des vaisseaux dans lesquels circule ou a circulé la nourriture. Parfois, en raison des conditions environnementales (sécheresse, vent fort), la fibre peut se tordre, ce qui modifie les propriétés du bois. Le bois dont les fibres sont tordues doit être évité car son comportement est différent de celui du bois dont les fibres sont normales.

Le bois est un matériau plus léger que l'eau et son poids spécifique peut varier selon les essences entre 300 et 900 kg/m³ (le poids spécifique de l'eau est de 997 kg/m³). Il existe peu d'essences plus lourdes que l'eau, et l'ébène est l'une d'entre elles. Plus il est dense, plus il est résistant, car les parois cellulaires sont plus épaisses, ce qui rend la fibre plus résistante. Le bois d'épicéa, très utilisé dans notre secteur de la construction en raison de sa disponibilité (20% à partir du sol de la forêt), a une densité de 450 kg/m³ et le bois de chêne de 675 kg/m³. Le bois d'aubier a un poids spécifique inférieur à celui du bois de cœur, d'où son manque de résistance.

Humidité du bois

L'un des facteurs influençant les propriétés du bois est le taux d'humidité, qui, pour le bois de construction, doit être compris entre 12 et 18%. Le bois a la capacité d'absorber beaucoup d'eau, plus de 2 à 2,5 fois (250%) son poids sec (masse). Dès qu'il est abattu, il commence à perdre de l'eau jusqu'à ce qu'il atteigne 25-301TP33T. Ce processus dure de 3 à 6 mois. L'eau ainsi perdue correspond à l'eau contenue dans les vaisseaux par lesquels les aliments sont normalement transportés.

Plus l'humidité est faible, plus la résistance du bois est grande. L'eau restante est celle qui se trouve à l'intérieur de la fibre, dans les parois des vaisseaux. Pour l'éliminer, le séchage naturel est prolongé jusqu'à 3-4 ans (voire plus pour les essences denses) ou un séchage artificiel est nécessaire.

Lorsque l'eau sort des pots, le bois ne change pas de taille. Lorsqu'il quitte les parois des pots, il y a rétrécissement. Le bois est un matériau hygroscopique qui aime l'eau. Lorsque l'eau pénètre dans le bois sec, elle est d'abord absorbée par les parois des pots et le processus inverse du rétrécissement, le gonflement, se produit. Rétrécissement et gonflement sont plus élevés dans le bois dense car la paroi cellulaire est plus épaisse. Le retrait est également différent au sein d'un même type de bois : il est le plus faible dans le sens longitudinal, c'est-à-dire le long du grain (0,1-0,5%), et le plus important tangentiellement au cercle annuel (7-15%). Cela signifie que, par exemple, pendant le séchage, un poteau en bois s'amincit beaucoup plus qu'il ne se raccourcit. Le retrait est plus faible dans le bois coupé radialement que dans le bois coupé tangentiellement.

Le séchage peut également provoquer le gauchissement des éléments en bois. Le mode de déformation dépend également de la coupe. La coupe tangentielle entraîne la plus grande déformation. La déformation est d'autant plus importante que la coupe est proche de l'extérieur du tronc. Le type de coupe est visible à l'extrémité de la planche. Si les anneaux annuels sont vus comme des lignes droites, la coupe est radiale et les changements sont faibles. Si la coupe est tangentielle, les anneaux annuels ressemblent à des arcs et sont d'autant plus rapprochés que la coupe est proche de l'extérieur du tronc.

Propriétés mécaniques importantes pour le dimensionnement des éléments de résistance

Le bois est utilisé dans la construction de structures porteuses, de ponts, de planchers ou de murs préfabriqués de maisons à ossature bois. Il s'agit de colonnes, de poutres, de poutrelles, de poteaux, de montants, de bases ou de semelles, et tous ces éléments doivent être dimensionnés pour résister aux forces qui s'exercent sur la structure. Dans un bâtiment à ossature bois, c'est l'ingénieur structure qui effectue le dimensionnement, et les calculs font partie de l'étude de faisabilité. projet de structure.

Les principales forces agissant sur une maison sont la compression, la flexion, le cisaillement et la traction. La compression est la plus importante d'entre elles, car c'est la force qui agit sur tout ce qui se trouve dans la maison - murs, toit, plafonds, finitions, meubles, personnes, neige sur le toit, etc - et sur les éléments structuraux de la structure. Les colonnes et les murs porteurs doivent décharger toute cette charge jusqu'aux fondations et au niveau du sol sans cisaillement ni flambage. Pour ce faire, la résistance à la compression de l'élément doit être supérieure à la force de compression exercée. La résistance à la compression du bois varie selon les axes, la plus élevée étant dans le sens longitudinal (500-700 kg/cm²).

Une autre force à laquelle les éléments de résistance sont soumis est la force de flexion. Elle s'exerce lorsque les forces latérales causées par le vent ou les tremblements de terre agissent sur des poutres ou des colonnes qui ne sont pas dans des structures contreventées et qui sont fixées de manière rigide au sol. Sous l'effet de ces actions, l'élément se déforme par rapport à son axe longitudinal. Le bois est un matériau élastique qui a la capacité de reprendre sa forme initiale lorsque la force qui agit sur lui est inférieure à sa résistance à la flexion. La résistance à la flexion du bois est très bonne et varie de 300 à 900 kg/cm² selon les essences.

Durabilité du bois

La durabilité est la capacité du bois à résister à l'épreuve du temps sans se détériorer. C'est l'eau qui diminue la durabilité du bois car elle entretient les micro-organismes responsables de la pourriture. Le bois est d'autant plus durable qu'il est sec. La durabilité est très importante pour les bois extérieurs, mais aussi pour les bois utilisés dans les structures porteuses. Les bois à forte capacité d'absorption, les bois attaqués par diverses maladies (bleuissement du bois) ou qui présentent une faible résistance à la pourriture et aux facteurs environnementaux. Plus d'informations sur les essences de bois durables ici.

Bois industrialisé

Le bois industrialisé est aujourd'hui largement utilisé dans la construction. Bois lamellé-collé, bois laminé, CLT, LVL ne sont que quelques-unes des options. Certains de ces matériaux nous sont déjà familiers, d'autres le sont de plus en plus. L'objectif de l'industrialisation du bois était d'utiliser les forces du bois en éliminant ses faiblesses. Le bois lamellé et le bois lamellé-collé sont beaucoup plus stables sur le plan dimensionnel, et le traitement a permis d'éliminer les défauts qui auraient affaibli leur résistance (nœuds, fissures, défauts). Poutres laminées sont très résistants et solides, ce qui permet de réaliser des constructions impressionnantes avec de très grandes portées. CLT est un matériau présentant une très bonne résistance et stabilité, exempt de défauts et très léger par rapport au béton ou à la brique.

Même si les matériaux contiennent des adhésifs, des conservateurs ou d'autres additifs, la matière première est le bois massif dans un pourcentage très élevé. Leur utilisation facilite la vie des constructeurs et permet aux bénéficiaires de profiter plus longtemps de la beauté et de la chaleur du bois.

J'espère que ce matériel vous sera utile. Il s'agit d'un vaste sujet et il y aura certainement des ajouts. Vous pouvez contribuer à son amélioration. Et si vous avez des questions, laissez-les ci-dessous dans l'espace prévu à cet effet. Je ne manquerai pas d'y répondre.