Les propriétés physico

ATELIER SUR LES PROPRIÉTÉS PHYSIQUES ET MÉCANIQUES DU BOIS
FICHE TECHNIQUE NO 8
LES PROPRIÉTÉS PHYSICO-MÉCANIQUES DU BOIS
Octobre 2010
Définition
Qu’est-ce qu’on entend par propriétés physico-mécaniques? Essentiellement,
trois caractéristiques fondamentales distinguent le matériau bois des autres
matériaux utilisés dans l’industrie. Ces trois caractéristiques peuvent se résumer
en trois mots clés : l’hétérogénéité, l’hygroscopicité et l’anisotropie.
L’hétérogénéité, où la grande variabilité dans les composantes du bois, font qu’il
n’existe pas deux pièces de bois parfaitement identiques, même au sein d’une
même espèce.
L’hygroscopicité, comparable aux propriétés d’une éponge, fait que le bois à la
capacité d’ajuster sa teneur en humidité, soit en plus (gonflement) ou en moins
(retrait), aux conditions d’humidité de l’air ambiant.
Pour sa part, l’anisotropie signifie que les propriétés du bois vont variées suivant
l’orientation des fibres. Ainsi les propriétés vont variées dans le sens de la
longueur des fibres (plan longitudinal); dans le sens des rayons ligneux (plan
radial); dans le sens perpendiculaire aux fibres (plan transversal) ou encore par
rapport aux cernes annuels de croissance (plan tangentiel). Voir figure 1
Plan tangentiel
Plan longitudinal
Plan transversal
Plan radial
Principales propriétés
Retrait / gonflement
Lorsque la teneur en humidité varie, le bois change de dimension. Ce
phénomène va varier suivant l’orientation des fibres du bois, de son pourcentage
d’humidité, de sa densité et de sa position dans les différentes parties de l’arbre.
Plus un bois sera dense, plus le phénomène de retrait/gonflement va
s’accentuer. En moyenne, le retrait sera deux fois plus important dans le plan
tangentiel par rapport au plan radial et sera négligeable dans le plan longitudinal.
Masse volumique et densité
Quelle différence y a-t-il entre la masse volumique d’un corps et sa densité? Par
définition, la masse volumique est le rapport entre sa masse (air) et son volume
(air) exprimé en gr/cm3 ou en kg/m3. Pour sa part, la densité du bois est
également le rapport entre la masse (air) et le volume de la pièce mesuré à partir
de la masse d’un même volume d’eau. Dans le cas d’un matériau comme le
bois, le volume va varier suivant le pourcentage d’humidité, par conséquent fera
varier sa densité. Ainsi, selon les utilisateurs et les utilisations, trois expressions
de densités sont généralement retenues :
Densité basale (DB) =
Masse anhydre (0% H)
Volume saturé (+ de 30% H)
Densité anhydre (Do) =
Masse anhydre (0% H)
Volume à (0 % H )
Densité nominale (DN) = Masse anhydre (0% H)
Volume à 12% H
Résistance mécanique
La densité du bois est un excellent indicateur de sa résistance mécanique. Sauf
exception, plus la densité du bois sera élevée, plus grande sa résistance
mécanique. Le ratio résistance mécanique/densité est très élevé. A résistance
mécanique égale, le bois est le matériau de structure le plus léger. A titre
d’exemple, le poids d’une poutre de 3 m de longueur, capable de supporter 20
tonnes (40 000 lbs = 20 000 kg), sera d’environ 60 kg pour une poutre en
épinette de 80 kg pour une poutre d’acier et de 300 kg pour une poutre en béton
armé.
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Conclusion
Comparé au béton, à l’acier ou à l’aluminium le bois est non seulement un
matériau moins énergivore, mais également un matériau renouvelable avec des
propriétés mécaniques remarquables.
Au Québec, depuis la création de CECOBOIS en 2007, l’utilisation accrue du
bois en construction non résidentielle, s’est traduit par la mise œuvre de
plusieurs projets d’envergure (ex :Le stade de soccer du Parc Chauveau; l’édifice
Fondaction de la CSN, l’agrandissement de la bibliothèque Félix-Leclerc ;pour ne
nommer que ceux-là!)
Denis Malenfant, ing. f.
Pour le CSMOIB
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