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

Le bois est un matériau à partir duquel il est possible de fabriquer une grande variété d'objets. Meubles, portes, fenêtres, broyeurs, bols, objets décoratifs, structures porteuses pour les maisons, clôtures, pergolas, gloriettes, panneaux de particules, MDF ou OSB, poutres simples ou lamellées ne sont que quelques-uns de ces objets. La variété des essences de bois et de leurs propriétés nous permet de trouver à la fois le matériau ayant l'aspect adéquat pour des meubles de luxe et la solidité nécessaire pour la structure d'une maison de 2 ou 3 étages. Mais comment savoir ce qu'il faut choisir ? Quelles sont les propriétés importantes dans la construction ? Comment le bois se compare-t-il aux autres matériaux de construction ? Nous répondons à ces questions et à d'autres ci-dessous.

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 un matériau anisotrope. Les propriétés diffèrent au sein d'une même pièce de bois en fonction de certains critères. Le bois diffère également selon les espèces, en termes de grain naturel, de poids spécifique, de résistance ou de durabilité. Même lorsqu'il provient d'une même espèce, 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 l'on observe un tronc en coupe, dans de nombreuses espèces, on voit deux zones bien définies : la zone de l'aubier, vers l'extérieur près de l'écorce, de couleur plus claire, et la zone du bois de cœur, vers le centre, 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 joue un rôle de soutien et le bois est dur et résistant. L'aubier a un rôle nourricier pour l'arbre et le bois est plus tendre, moins résistant et aime l'eau. Lorsque l'arbre est jeune, la zone de l'aubier est plus large et celle du duramen plus étroite, et la proportion change à mesure que le bois mûrit. Le bois contenant beaucoup d'aubier n'est pas recommandé pour la construction, et donc le bois jeune non plus.

Les propriétés du bois diffèrent également en fonction de la manière dont il est coupé. Le bois coupé radialement se déforme plus lentement 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.

La fibre est ce qui fait la différence entre les espèces. Les fibres sont constituées 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 torsadé doit être évité car son comportement est différent de celui du bois à grain normal.

Le bois est un matériau plus léger que l'eau et son poids spécifique peut varier en fonction de l'essence 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 en fait partie. Plus il est dense, plus il est résistant, car les parois cellulaires sont plus épaisses, donc la fibre est plus résistante. Le bois d'épicéa, très utilisé dans nos constructions en raison de sa disponibilité (20% à partir du sol de la forêt), a une densité de 450 kg/m³ et le chêne de 675 kg/m³. Le bois d'aubier a un poids spécifique plus faible que le 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 doit être compris entre 12 et 18% pour le bois utilisé dans la construction. 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 25-30%. 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 prend 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 dimensions. Lorsqu'elle sort des parois des récipients, 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 dans le sens tangentiel à l'anneau annuel (7-15%), ce qui signifie, par exemple, qu'au cours du 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. C'est la coupe tangentielle qui 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. Lors d'une coupe tangentielle, les anneaux annuels sont vus comme 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 des structures porteuses, des ponts, des planchers et des murs préfabriqués des maisons à ossature bois. Il y a des piliers, des poutres, des poteaux, des montants, des bases ou des 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 en structure qui se charge de la conception et les calculs font partie de l'étude de faisabilité. projet de structure.

Les principales forces agissant sur une maison sont les forces de compression, de flexion, de cisaillement et de traction. La compression est la plus importante, car c'est la force avec laquelle tout ce qui se trouve dans la maison - murs, toit, plafonds, finitions, meubles, personnes, neige sur le toit, etc. Les montants et les murs porteurs doivent évacuer toute cette charge jusqu'aux fondations et au sol sans s'affaisser ni se déformer. Pour ce faire, la résistance à la compression de l'élément en question doit être supérieure à la force de compression exercée. La résistance à la compression du bois diffère selon l'axe, 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 les poutres ou les colonnes qui ne font pas partie d'une structure contreventée et qui sont fixées de manière rigide au sol. Ces actions entraînent une déformation de l'élément par rapport à son axe longitudinal. Le bois est un matériau élastique capable 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 selon les essences de 300 à 900 kg/cm².

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 réduit la durabilité du bois, car c'est elle qui entretient les micro-organismes à l'origine de la pourriture du bois. Le bois est d'autant plus durable qu'il est sec. La durabilité est très importante pour le bois utilisé à l'extérieur, mais aussi pour le bois des structures porteuses. Il faut éviter les bois à forte capacité d'absorption, les bois atteints de maladies diverses (bleuissement du bois) ou qui présentent une faible résistance à la pourriture et aux facteurs environnementaux. De plus amples informations sur les essences de bois durables sont disponibles à l'adresse suivante ici.

Bois industrialisé

Le bois industrialisé est aujourd'hui largement utilisé dans la construction. Bois lamellé-collé, bois laminé, CLT, LVL sont 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'exploiter les qualités du bois en supprimant ses points faibles. 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 la résistance (nœuds, fissures, défauts). Poutres laminées sont très élastiques et résistants, ce qui permet des constructions impressionnantes avec de très grandes ouvertures. CLT est un matériau présentant une très bonne résistance et stabilité, sans 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 également contribuer à son amélioration. Et si vous avez des questions, n'hésitez pas à les laisser dans l'espace ci-dessous. Je ne manquerai pas de vous répondre.