Comment savoir quelles essences sont adaptées à la fabrication de meubles courbes, de cornouillers ou à la construction en analysant leurs propriétés mécaniques ?

Diverses forces agissent sur le bois utilisé dans la fabrication de meubles ou la construction et peuvent le déformer ou le briser. La réponse à ces forces dépend de l'essence, de la structure, de la direction des fibres, de la densité, de la teneur en eau, des défauts de croissance ou de transformation, mais aussi de la nature, de la durée et de l'intensité de ces forces. La réponse du bois peut être prédite sur la base de ses propriétés mécaniques. La connaissance de ces propriétés permet de savoir quelle essence est la mieux adaptée, par exemple, pour supporter le poids d'une maison ou pour être déformée en meubles courbes. Les propriétés mécaniques nous donnent des réponses sur le comportement du bois au cours des différentes étapes de sa transformation ou sur sa résistance dans les structures finales (maisons, meubles).

La résistance à l'action des différentes forces est mesurable et peut être comparée entre les essences. Mais pour effectuer cette comparaison, la détermination doit être faite dans les mêmes conditions de température et d'humidité, sur des échantillons identiques de bois de formes spécifiques. Toutes ces déterminations sont normalisées. Vous trouverez dans l'article les principales propriétés mécaniques du bois, le niveau de taille et comment elles varient en fonction de l'essence, de la direction des fibres ou d'autres caractéristiques spécifiques.

L'élasticité, propriété qui rend les bâtiments à ossature bois plus résistants aux tremblements de terre

Nous disons à peu près Les maisons à ossature en bois sont plus résistantes aux tremblements de terre que le béton ou la brique, car le bois est élastique. Cela signifie qu'il a la capacité de reprendre sa forme initiale lorsque la force qui agit sur lui cesse (force sismique, dans le cas des maisons), à condition que celle-ci ne dépasse pas la limite d'élasticité. L'élasticité du bois n'est pas infinie. Chaque essence a une limite au-delà de laquelle le bois cède et la déformation devient permanente. L'élasticité du bois s'exprime par module d'élasticité qui est mesurée en N/m² et varie en fonction de l'orientation des fibres, longitudinale ou transversale, et de la force exercée - traction, compression, flexion ou torsion.

Un bois élastique absorbe mieux les chocs et amortit mieux l'impact. C'est cette propriété qui explique le choix de certaines essences pour les articles de sport (érablehêtre ou bambou pour les battes de baseball) ou des manches d'outils (carpe). Une propriété dérivée de l'élasticité est résistance à la flexion. Par exemple, en ce qui concerne le poids spécifique, résineux ont une résistance à la flexion beaucoup plus élevée que les fagul. Par conséquent, les résineux sont utilisés pour les structures porteuses des maisons et le hêtre pour les meubles.

La plasticité

Vous vous souvenez peut-être Chaise Thonetle meuble le plus vendu de tous les temps. Il s'agit d'une chaise simple mais très élégante, fabriquée à partir d'éléments cylindriques courbés en bois de hêtre. La plasticité est la propriété sous-jacente des meubles courbés. Il s'agit de la capacité des matériaux à conserver leur forme une fois que la force qui agit sur eux a cessé. En fait, le bois courbé est une combinaison de l'élasticité et de la plasticité du bois. Cela ne semble pas très possible car la plasticité est l'inverse de l'élasticité et, selon les principes mathématiques, elles devraient s'annuler l'une l'autre. Or, elles ne s'annulent pas, elles se complètent.

Normalement, le bois est élastique et après une certaine limite, il cède, il est cassant. Plus il est élastique, plus il se déforme sans se fissurer. Le hêtre est un tel bois. Soumis à divers traitements - vapeur, produits chimiques, courants à haute fréquence (CIF) - il devient encore plus élastique et peut être moulé sans se casser. Fixé sur un moule, il prendra la forme souhaitée et la conservera même après l'arrêt du traitement, grâce à la plasticité acquise par le traitement.

Les espèces qui se courbent bien sont également frasine et ulmul. Et plus il est jeune, plus il se plie facilement, la lignification entraînant la rigidité.

Résistance à la compression

La compression est la force la plus importante dans la construction car elle agit sur la structure de résistance d'une maison. Dans le cas des maisons à ossature bois, les poteaux et les murs porteurs doivent être en mesure de décharger cette force, due au poids de la maison et aux forces supplémentaires qui peuvent survenir (épaisse couche de neige sur le toit), jusqu'au niveau des fondations et du sol, sans affaissement ni déformation. Pour ce faire, la résistance à la compression des éléments en bois doit être supérieure à la force de compression exercée.

La compression peut se produire parallèlement à la fibre ou transversalement (radialement ou tangentiellement aux anneaux annuels). Dans les maisons à ossature bois, la compression le long de la fibre est supportée par les poteaux et transversalement par la semelle de la maison au niveau du contact entre la semelle et le poteau. La résistance à la compression du bois dans le sens transversal ne représente que 15-201TPTP3T de celle dans le sens longitudinal. La résistance à la compression augmente avec la densité et diminue avec l'humidité du bois. Par exemple, une augmentation de la teneur en humidité du bois de 1% peut entraîner une diminution de sa résistance à la compression de 4%.

Les essences ayant une bonne résistance à la compression sont les résineux, chênefrêne, charme, orme. Mélèzeconsidéré comme le chêne des résineux, a une résistance à la compression dans le sens longitudinal encore plus grande que celle du chêne. Le charme a la résistance à la compression la plus élevée, tant dans le sens longitudinal que transversal.

Résistance à la traction ou résistance à la traction

Dans ce cas, le bois est soumis à des forces qui veulent l'allonger, augmenter ses dimensions. C'est en fait l'inverse de la compression. Là encore, la réponse est différente selon la direction de la fibre, longitudinale ou transversale, mais la résistance à la traction transversale est rare dans les applications du bois. Et c'est une bonne chose, car la résistance à la traction dans le sens transversal est médiocre. La résistance à la traction longitudinale augmente avec la densité et diminue avec l'humidité.

Le bois est très résistant à la traction longitudinale, qui est pratiquement la plus élevée de toutes ses résistances mécaniques. Elle est le double de la résistance à la compression dans la même direction. La résistance la plus élevée est celle des bois durs ayant une densité et une dureté élevées (chêne, acaciaLa résistance diminue si des défauts tels que des nœuds ou des fibres tordues.

Résistance à la flexion

C'est la réponse du bois aux forces de flexion. Résistance à la flexion statique détermine le niveau de force auquel le bois se brise. La manière dont le bois se brise est très importante. Plus la rupture est importante et irrégulière, plus le bois est résistant. La résistance à la flexion statique est liée à l'élasticité : plus le bois est élastique, plus il est résistant. Les essences et les défauts influencent le niveau de résistance à la flexion statique.

Dans les maisons à ossature bois, le flambement est la force exercée lorsque les forces latérales dues au vent ou aux séismes agissent sur les poutres ou les poteaux qui ne sont pas dans des structures contreventées et qui sont fixés de manière rigide au plancher. Sous l'effet de ces actions, l'élément se déforme par rapport à son axe longitudinal.

Un type particulier de résistance à la flexion est résilience, En fonction de leur résistance à la flexion dynamique, les essences sont divisées en essences résilientes (ou coriaces) et essences fragiles. Les essences résilientes sont celles qui sont recommandées pour la construction et les zones où des chocs et des vibrations peuvent se produire (articles de sport, manches d'outils). Les essences résilientes sont le frêne, épicéale mélèze, l'orme, et les plus fragiles, le châtaignier ou l'orme. peuplier. Défauts de croissance Le frêne est l'une des essences les plus résistantes aux chocs. Le frêne est l'une des essences les plus résistantes aux chocs.

Résistance au cisaillement

Le cisaillement est une autre force qui se manifeste principalement dans la construction. La force de cisaillement agit dans un plan particulier. Selon la combinaison du mode d'action de la force et du plan, il existe 3 types de cisaillement : transversal (la force et le plan sont transversaux à la fibre), longitudinal parallèle à la fibre (la force et le plan sont parallèles à la fibre) et longitudinal perpendiculaire à la fibre (la force est le long de la fibre et le plan est transversal).

La résistance au cisaillement augmente avec la densité et est la plus élevée à un taux d'humidité du bois de 10%. Certains défauts, tels que les fibres crêpées, augmentent la résistance au cisaillement, d'autres (fibres tordues, fissures) la diminuent. La résistance au cisaillement est 8 à 10 fois inférieure à la résistance à la traction longitudinale et 6 à 8 fois inférieure à la résistance à la compression parallèle à la fibre. Le hêtre et le chêne sont 50-75% plus résistants au cisaillement que l'épicéa ou le sapin.

Dureté

Il s'agit de la résistance avec laquelle le bois réagit lorsqu'un corps dur tend à le pénétrer. La dureté divise les essences en dures et molles et nous indique la facilité avec laquelle elles se travaillent, comment elles se comportent lorsque des clous ou des vis les pénètrent, à quel point elles peuvent être poncées, à quel point elles résistent à l'usure.

En valeur absolue, on distingue la dureté Janka et la dureté Brinell, selon la méthode de détermination. La dureté la plus élevée se trouve sur la section transversale, et la dureté sur la section radiale est comparable à la dureté tangentielle. Selon la dureté, l'épicéa, le peuplier et les saule sont des espèces douces, bouleau et de mélèze, ainsi que de chêne et de acacia espèces dures.

Résistance au fendillement

C'est une propriété qui nous aide à choisir le bon bois pour fabriquer des douelles, des bardeaux, des bardeaux d'asphalte ou qui nous indique à quel point il est difficile de fendre le bois de chauffage. Il s'agit de la résistance du bois à la force de fendage des fibres dans le sens longitudinal. Cette force ne coupe pas les fibres mais les sépare seulement. La solidité est également importante dans la construction, lors de l'assemblage des éléments. Des boulons épais utilisés pour fixer des poteaux, par exemple, peuvent fendre le bois.

Le bois se fend plus facilement dans le plan axial, le plan des rayons médullaires. Comme pour le cisaillement, cela dépend du plan dans lequel la force agit. La résistance dans le plan radial est plus faible que dans le plan tangentiel, c'est pourquoi la fente se produit axialement, dans la direction radiale. Défauts tels que fibres torsadées, fibres crévicoles, nœuds augmentent la résistance au fendage, tandis que les fissures la diminuent. La résistance au fendage est la résistance mécanique la plus faible du bois.

Il y a beaucoup à dire sur les propriétés mécaniques du bois, mais je m'arrêterai là. Je voulais simplement vous montrer pourquoi tous les bois ne peuvent pas être utilisés partout et comment l'utilisation prédominante d'une essence dans une région particulière peut être expliquée. Tout ajout de votre part est le bienvenu, surtout s'il y a des exemples d'utilisation d'essences différentes. Et si vous avez raté un projet parce que vous avez choisi le mauvais bois, n'hésitez pas à nous faire part de votre expérience, cela nous sera très utile. Ceux qui ont des questions à poser peuvent le faire, comme d'habitude, dans l'espace prévu à cet effet. Je ne manquerai pas d'y répondre.