Bois naturels et leurs utilisation en BTP Présenté par: Med Hamza TOLAIMATE M’hamed OUBOUISK Encadré par: Pr. Khaled LAHLOU

plan Définition Composition chimique Propriétés du bois Performances des systèmes Utilisation en BTP Conclusion

Définitions Substance dure et compacte des arbres, des arbrisseaux. (Dictionnaire de L'Académie française ) Un ensemble de tissus résistants secondaires (de soutien, de conduction, et de mise en réserve) qui forment les troncs, branches et racines des plantes ligneuses. Issu du fonctionnement du cambium périphérique, il est situé entre celui-ci et la moelle (Norme NF B 50-003) Tissu complexe formé de cellules disposées longitudinalement (cellules conductrices, fibres) et transversalement (rayons). Le bois constitue la plus grande partie du tronc des plantes ligneuses. (Futura Sciences) Le bois est un tissu végétal (le xylème) constitue la plus grande partie du tronc des plantes ligneuses. Il joue un double rôle comme conducteur de la sève brute et tissu de soutien qui donne leur résistance aux tiges. Il sert aussi parfois de tissu de réserve (Wikipédia)

Composition chimique

Propriétés du bois Propriétés physiques Propriétés mécaniques Durabilité

Propriétés physiques: hygroscopicité Hygroscopicité :La teneur en humidité est le rapport exprimé en pourcentage de la masse de l’eau présente dans le bois sur la masse du bois anhydre (sec). Deux types d’eau: L'eau libre ou intracellulaire qui remplit les vaisseaux et les vides cellulaires. L'eau de saturation qui est l'eau retenue par les parois des cellules. L'eau de saturation influe directement sur les propriétés du bois. Lorsque le bois perd son eau de saturation, ses dimensions varient (Gonflement et retrait).

Propriétés physiques: Densité La densité influence la dureté et la résistance à la compression. C'est le rapport entre le poids complètement sec d'un échantillon et le poids du volume d'eau égal au volume de l'échantillon soit à l'état vert (densité basale), soit séché à l'air ambiant (densité nominale) ou complètement sec (densité anhydre). Le bois est un matériau hygroscopique qui peut changer de poids et de volume en fonction des pertes et des gains d'humidité. Il est donc important de préciser la teneur en humidité de l'éprouvette au moment de la mesure de la masse et du volume. Le tableau suivant illustre quelques valeurs de densité : Bois classé visuellement Bois lamellé-collé Bois (MSR) de classe E-P-S Densité moyenne après séchage au four 13 800 à 16 500 MPa 0,50 Douglas-mélèze Douglas-mélèze, pruche-Sapin 0,49 12 400 à 13 100 MPa 0,47 Pruche-sapin 0,46 Épinette-pin 8 300 à 11 700 MPa 0,44 Épinette-pin-sapin 0,42 Essences nordiques 0,33

Propriétés physiques: Transfert thermique et résistance à la chaleur La température influence très peu la résistance du bois => la résistance ne varie pas sous des températures <37  oC. Par contre, elle peut augmenter légèrement sous le point de congélation. Le bois est un excellent isolant thermique (conductivité thermique f(D,TH) ) Le bois résiste à la déperdition de la chaleur 500 fois plus que l'acier et 7 fois plus que le béton L’inertie thermique du bois est 3 fois plus grande que celle du béton. Le bois d’œuvre résiste également bien aux conditions thermiques extrêmes

Propriétés mécaniques Le ratio (résistance mécanique/masse volumique ) est très élevé, ce qui est à l’avantage du bois comparativement à ses concurrents. La résistance du bois varie en fonction des facteurs tels que la direction et la durée du chargement, la densité, le taux d’humidité ainsi que l’essence et les défauts naturels.

Propriétés mécaniques: direction de chargement Les cellules sont toutes orientées verticalement et parallèlement dans les parois cellulaires, permettant ainsi aux arbres de résister à des forces extérieures comme le vent. Cette caractéristique fait du bois un matériau possédant une meilleure résistance dans la direction parallèle au fil (longitudinalement) que dans la direction perpendiculaire à celui-ci (radialement et tangentiellement)

Propriétés mécaniques : résistances Le bois résiste très bien en flexion La réduction de l’aire transversale d’une section en bois causée par des ouvertures pour les connecteurs ou par des entailles influence la résistance au cisaillement. Le bois est très résistant à la compression exercée dans le sens du fil (compression axiale) le bois possède également une très bonne capacité en traction lorsque celle-ci est exercée parallèlement au fil. Par contre, la présence de nœuds dans une pièce tendue réduit la résistance en traction de celle-ci.

Propriétés mécaniques: résistances La résistance à la compression exercée perpendiculairement au fil est inférieure à celle appliquée parallèlement au fil. Elle est principalement causée par la présence de charges concentrées ou par des contraintes exercées aux appuis des éléments fléchis La traction exercée perpendiculairement au fil doit être le plus souvent possible limitée car le bois possède très peu de résistance dans cette direction La résistance relative à la compression oblique exercée est un rapport entre la compression parallèle au fil et la compression perpendiculaire au fil. La norme de calcul des charpentes en bois décrit la relation pour une résistance en compression oblique selon l'angle d'application de la charge

Propriétés mécaniques: fatigue Le bois est un matériau qui résiste très bien aux charges cycliques comme celles dues au vent ou aux séismes Défaillance d’un premier étage trop faible lors du tremblement de terre de San Fernando (Californie) en 1971

Durabilité Le bois est un matériau qui résiste bien aux attaques chimiques. Il est résistant aux matières organiques, aux solutions acides, aux émissions gazeuses et à l’air marin Par exemple: Dans le cas de constructions dont les conditions d’utilisation présentent un risque accru de teneur élevée en humidité, l’emploi d’essences de bois durables, comme le cèdre, ou d’un bois ayant subi un traitement de préservation garantira la longévité. La règle fondamentale de durabilité demeure toujours la même : assurer la sécheresse du bois.

Performances des systèmes Résistance au feu Performance acoustique Résistance thermique

Performances des systèmes: Résistance au feu Les essais en laboratoire démontrent que les assemblages de murs et planchers à ossature de bois répondent aux exigences les plus sévères en matière de transmission des flammes. Une pièce de gros bois d'oeuvre ne perd que de 10 à 15 % de sa résistance sous l'effet de très hautes températures.

PERFORMANCES DES Systèmes: performance acoustique En raison de sa structure cellulaire particulière, le bois possède une meilleure capacité d’insonorisation que bien des matériaux. La construction à ossature de bois assure donc un confort supérieur en ce qui a trait à la transmission du son. La construction à ossature de bois ne présente pas les problèmes de transmission des bruits d’impact fréquemment relevés dans la construction en béton.

Performances des systèmes : résistance thermique Le bois d’œuvre comme matériau a une résistance thermique d’environ 0,3 RSI pour 25 mm (1,5 R/pouce). Comme il est moins conducteur que l’acier et le béton, ses performances thermiques sont supérieures et les risques de condensation entre les éléments structuraux et l’isolant sont moins grands. Comparaison des valeurs RSI de murs à ossature bois et métal

Utilisation en btp Poutrelles de plancher et de toit Murs Poutres Arche structurale

Conclusion Ainsi d’après les caractéristique le concepteur d’immeubles commerciaux a tout intérêt à utiliser le bois comme matériau de structure et même comme matériau isolant afin de diminuer les coûts liés à la dépense énergétique aussi vu l’empreinte écologique du projet.