A. Caractéristiques du Matériau
1.0 Constitution
Le bois est un matériau d’origine biologique comprenant :
- des matières organiques (carbone, oxygène, hydrogène, azote)
- des cendres
- de l’eau
Ces composants sont associés sous une forme fibreuse qui définie le squelette du matériaux. Les fibres ont une dimension microscopique (longueur < 1mm, épaisseur inférieur à 1/50ème de mm). L’enchevêtrement des fibres constitue un tissu dont la trame principale est orientée parallèlement à l’axe de croissance de l’arbre. Les bois durs possèdent un tissu dense, les boistendres un tissu lâche.
Les caractéristiques mécaniques du bois varient selon les différentes directions du tissu fibreux; le matériaux est donc «anisotrope».
Trois directions sont définies:
Il existe des milliers d’espèces botaniques. Chacune est identifiable par les structures de ses tissus et sa composition chimique. Ces espèces sont classées en 2 grands groupes: les feuillus et les résineux. Ces deux matériaux sont utilisés dans la construction. Les résineux sont constitués d’un seul type de cellules (les trachéides) qui constituent à la fois l’ossature porteuse et assurent la circulation de l’eau et des matières nutritives. Les feuillus sont constitués de plusieurs types de cellules, celles qui assurent la rigidité, celles qui distribuent l’eau comme des vaisseaux et celles qui contiennent les réserves nutritives.
2.0 Caractéristiques physiques
a) L’humidité
L’eau est présente dans le bois sous trois formes (comme dans le sol):
- l’eau de constitution moléculaire,
- l’eau liée en périphérie des cellules
- l’eau libre circulant entre les grains.
Toute variation sur l’eau liée entraîne des modifications dimensionnelles et des modifications des caractéristiques mécaniques.
Il est souvent fait référence dans les règles au degré d’humidité des bois (quantité d’eau contenue dans un bois par rapport à son poids sec).
Pour limiter les désordres il faut utiliser des bois dont le taux d’humidité sera aussi proche que possible du niveau ambiant dans lequel il sera exposé.
La variation dimensionnelle du bois sous l’effet de la chaleur est de 0,05 % 10-4 environ dans la direction axiale
0,5 % 10-4 dans les directions radiales et tangentielles. Dans les travaux courants du bâtiment les effets de dilatation sont négligés.
Exemple
Comparaison entre les variations dimensionnelles pour Dt = 30°d’une poutre de 10 M de long entre béton
acier et bois.
Poutre en Acier 3.6 mm
Poutre en Béton 3.0 mm
Poutre en Bois 1.0 mm
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