Poutre en matériau à base de bois et son procédé de production

Abstract

 La présente invention se rapporte à un matériau composite à base de bois, caractérisé en ce qu'il est constitué en tout ou en partie de lamelles en bois reconstitué ou recomposé, et éventuellement de lamelles en bois massif, ces lamelles (1,2,3,4,...) étant assemblées par la technique du lamellé-collé. Selon l'invention ladite poutre comporte au moins une lamelle interne en panneau aggloméré hydrofuge présentant dans sa partie médiane une densité supérieure à 500kg/m², et de préférence d'au moins 520kg/m².
La présente invention se rapporte également à des assemblages constitués du matériau selon l'invention, et à leur utilisation.

Description

Objet de l'invention

[0001] La présente invention concerne une poutre en un matériau composite à base de bois, du type lamellé-collé et un procédé pour sa production. Elle s'étend à des assemblages comportant ce matériau ou constitué à l'aide de ce matériau pouvant affecter toutes formes et toutes dimensions et convenant pour l'utilisation, par exemple sous forme de bois d'oeuvre, notamment de poutres de construction.

[0002] Dans la présente description, le terme « bois » doit s'entendre au sens large pour s'appliquer à tous les produits ligneux, en incluant par exemple les déchets de lin, etc.

Arrière plan technologique

[0003] Afin d'accroître les propriétés de résistance mécanique du bois, il est habituel d'utiliser la technique dite du « lamellé-collé ». Cette technique implique le recours à des lamelles de bois massif qui sont collées en superposition. Le collage est réalisé sous pression, éventuellement en exécutant une mise en forme telle qu'un cintrage. On réalise de cette manière des panneaux dont l'épaisseur dépend de l'épaisseur des couches individuelles des lamelles collées et de leur nombre.

[0004] Pour réaliser des longueurs importantes, il est possible de constituer des lamelles en collant bout à bout successivement les éléments individuels. Généralement cependant, on préfère réaliser un aboutage par enturage ou fraisage et collage. Lors de la réalisation des superpositions successives de lamelles, on veille à éviter un alignement dans le sens vertical des aboutages pour obvier à la création de zones de moindre résistance.

[0005] Il n'existe donc pratiquement pas de limite dimensionnelle pour ces produits tant en longueur, qu'en épaisseur. Des largeurs importantes peuvent être obtenues également par des liaisons latérales sur chants réalisées par rainurage et languettage.

[0006] Au départ de matériaux lamellés-collés, il est possible de réaliser des assemblages, par exemple pour créer des poutres, des voûtes, des planchers, etc. Ces produits se caractérisent par une remarquable stabilité dimensionnelle et une très haute résistance. Leur prix de revient reste cependant encore élevé.

[0007] On connaît d'autre part des panneaux en bois reconstitué (dit aggloméré ou agglo) ou recomposé (MDF, HDF, OSB) ou autres. Il s'agit essentiellement de panneaux obtenus au départ de particules de produits ligneux tels que du bois ou des fibres de bois qui ont été formés en panneaux, sous pression, en solidarisant les particules ou fibres à l'aide d'une colle. En fonction de la nature de la colle utilisée, de la température et des forces exercées lors du pressage, ainsi que de la nature des matières (fibres ou particules) etc., on peut obtenir différents types de produits.

[0008] Par le document FR 2 677 692-A on connaît des poutres en lamellé-collé constituées de lamelles de largeur et de longueur identiques à celles de la poutre et qui sont empillées et collées les unes sur les autres. Dans ce cas, les faces externes de la poutre ainsi qu'éventuellement une ou plusieurs de leurs voisines sont formées de bois sciés de fort module d'élasticité et les lamelles proches de l'axe neutre de la poutre se trouvant entre les lamelles en bois scié précédentes, sont formées de bois reconstitué.

[0009] Le mémoire descriptif indique cependant que les lamelles en bois reconstitué se composent de deux lits de planchettes disposés en « coupe de pierre » et collées une sur l'autre au travers d'un lit intermédiaire de fibres de verre, de carbone ou de keyvlar par exemple. Le lit intermédiaire est destiné à renforcer la structure.

[0010] Ce document constate que le bois reconstitué ne se prête pas à un aboutage au moyen d'entures comme on le pratique avec le bois scié. Le collage l'un sur l'autre des deux lits de planchettes résout ce problème en disposant une planchette du lit supérieure à cheval sur deux planchettes du lit inférieur, la présence du lit de fibres améliorant encore la liaison entre les planchettes jointives.

[0011] Le recours à des fibres de verre, de carbone ou de keyvlar pour assurer un renforcement entraîne cependant un prix prohibitif du produit obtenu et complique fortement la production.

[0012] Le document EP 0 320 803-A décrit un élément en bois constitué de plaques de fibres de bois. La structure est donc totalement homogène. Eventuellement, le produit obtenu peut être pourvu d'un revêtement décoratif ou de protection qui ne forme cependant pas corps avec l'élément de base par collage.

[0013] Le document FR 2 054 355-A décrit les éléments de construction homogène obtenus par collage de panneaux de fibres agglomérés. Les éléments peuvent être conçus de façon à laisser des vides et sont essentiellement destinés à la réalisation de cloisons.

[0014] Le document DE 42 04 675-A décrit un profil en bois destiné essentiellement à réaliser des châssis pour des fenêtres constitués également par collage entre autre de panneaux de fibres de bois du type MDF.

[0015] Le document FR 2 299 490-A décrit également des profilés pour la fabrication de châssis de fenêtre comportant une âme faite d'un matériau dérivé du bois et d'un revêtement de manière plastique en réalisant un profilé creux fermé. Le profilé est constitué de lattes assemblées par collage sur lesquelles adhère un revêtement de matière plastique, ces lattes étant formées de plusieurs couches de bois collées les unes sur les autres au départ d'agglomérés de copeaux ou de fibres de bois dur.

Eléments caractéristiques de l'invention

[0016] Les demandeurs ont observé qu'il est possible d'améliorer la résistance mécanique d'un matériau composite constitué au moins en partie de lamelles en bois reconstitué ou recomposé, et éventuellement de lamelles en bois massif, lorsque les lamelles sont assemblées par la technique du lamellé-collé pour former une poutre.

[0017] Il est apparu que la plupart des lamelles du commerce, en bois reconstitué ou recomposé du type aggloméré ou MDF, HDF ou OSB, si elles sont assemblées en panneaux par la technique du lamellé-collé pour former des poutres, ont un comportement non satisfaisant.

[0018] En cherchant par de nombreux essais à améliorer les performances mécaniques de poutres, la Demanderesse s'est aperçue que la cause des performances insuffisantes était liée, pour les produits classiques du commerce, à la distribution de la densité des particules constituant les lamelles de bois reconstitué ou recomposé dans l'épaisseur de la lamelle. Cette distribution résulte de la technique même de production des panneaux qui sont obtenus par pressage de particules de produits ligneux, solidarisés à l'aide d'une colle. Les forces exercées ont nécessairement pour conséquence que la densité va en décroissant de la zone de la face extérieure du panneau vers l'âme du panneau. Bien entendu, par suite de la technique de fabrication, la densité atteinte dans l'âme du panneau varie en fonction de l'épaisseur du panneau que l'on veut réaliser.

[0019] Il est apparu que pour obtenir des produits présentant des propriétés satisfaisantes, il fallait avoir recours à au moins une lamelle interne en panneau aggloméré hydrofuge présentant dans sa partie médiane une densité supérieure à 500, et de préférence d'au moins 520. Dans la pratique, par suite de la difficulté d'obtenir des valeurs de densité élevée dans la partie médiane des panneaux, ceci limite l'épaisseur du panneau à mettre en oeuvre à des valeurs de l'ordre de 30 mm (D670). Les panneaux généralement présentent des épaisseurs de l'ordre de 22 mm (D700) à 30 mm (D670).

[0020] Afin de fabriquer un panneau qui réponde aux qualités recherchées, on peut utiliser du panneau hydrofuge répondant à la norme européenne EN 312-5. En outre, afin de garantir de bonnes propriétés mécaniques de résistance au cisaillement, la fabrication du panneau doit se faire exclusivement avec du bois de première souche en excluant totalement et catégoriquement l'utilisation du bois recyclé dont on ne peut garantir la provenance, le type d'essence (résineux-feuillus-peupliers-...) et, par conséquent, la qualité physique (longueur, épaisseur, largeur) et mécanique (flexibilité) des copeaux. Pour garantir cette qualité de panneaux, on utilisera de manière stricte uniquement des rondins feuillus et résineux pour la fabrication des copeaux afin d'obtenir une qualité de copeaux qui réponde aux qualités exprimées ci-avant. Il faut noter que l'industrie du panneau à l'exception de quelques fabricants s'est complètement tournée vers l'utilisation du bois recyclé comme une des matières premières pour la fabrication de l'aggloméré.

[0021] A titre d'illustration de types de panneaux convenant pour la mise en oeuvre pour l'obtention de produits selon l'invention, on peut citer des panneaux produits par la firme LINOPAN N.V. répondant aux critères suivants :

TABLEAUX 1 :

Panneaux Agglomérés hydrofuges
Epaisseur du panneau	22 mm	25mm	28mm	30mm
Norme européenne	EN 312-5	EN 312-5	EN 312-5	EN 312-5
Densité du panneau	22 mm	25mm D	28mm	30 mm D670
	D700	680	D675
Type de colle	UMF	UMF	UMF	UMF
% de mélamine	24%	24%	24%	24%
Bois : % résineux	40	40	40	40
% feuillus	60	60	60	60
Couche extérieure	28,4%	27,4%	27,0%	26,6%
Kg de bois/m3	198,8	186,32	182,25	178,22
Kg de colle/m3	22	21	20	20
Densité à la surface	± 900	± 900	± 900	± 900
Couche intérieure	71,6%	72,6%	73,0%	73,4%
Kg de bois/m3 (min)	501	508	511	514
Kg de colle/ m3	55	56	56	57
Densité au milieu du panneaux	± 560	± 550	± 540	± 530
Traction N/mm2	0,6	0,55	0,5	0,45
Flexion N/mm2	15	14	13,5	13
Gonflement (% après 24h)	8	8	8	8

[0022] Lors d'essais de rupture de poutres ainsi constituées on constate que les poutres constituées à base de produits commerciaux classiques rompent par cisaillement longitudinal, la lamelle la plus faible se fendant dans le sens de la longueur.

[0023] Les poutres selon l'invention répondant en particulier aux critères définis de densité présentent, en revanche, une structure de rupture « déchiquetée » comme le ferait le bois massif.

[0024] Les valeurs de résistance mécanique décrites ci-après mettent encore en évidence les avantages techniques de l'invention.

[0025] Etant donné que les panneaux de départ, pour ce qui constitue les lamelles en bois reconstitué ou recomposé et plus précisément aggloméré, sont en fait des produits homogènes, en particulier sans noeuds et sans autres défauts rencontrés dans le bois massif et qu'en principe, si l'on ne tient pas compte d'un encombrement excessif, ils peuvent être réalisés en longueur pratiquement illimitée. Le bois aggloméré ou reconstitué ne permettant que difficilement des techniques d'assemblage par enture, on peut utiliser une technique d'aboutage en disposant de manière aléatoire ou non dans le plan vertical, les zones d'aboutage pour les couches successives, en évitant un alignement dans le plan vertical. On profite du collage des lamelles entre elles pour solidariser l'ensemble formé.

[0026] Le matériau ainsi obtenu se prête à toutes les opérations classiques de menuiserie et de réalisation de charpentes. Il peut être aisément découpé et assemblé par les techniques classiques utilisées en charpentage ou menuiserie.

[0027] L'assemblage peut être réalisé avec des matériaux de même nature, c'est-à-dire obtenus au départ de bois recomposé ou reconstitué ou avec des produits du type lamellé-collé classique, c'est-à-dire obtenus au départ de bois massif. Ce type d'assemblage s'effectuera de préférence en utilisant au mieux les propriétés intrinsèques de chaque matériau, ainsi qu'il sera expliqué plus loin en référence à une forme d'exécution illustrative de l'invention.

[0028] L'invention sera décrite de façon plus détaillée à titre d'illustration sans caractère limitatif en se référant à une forme d'exécution préférée et à la figure unique annexée.

Brève description des figures

[0029] La figure 1 représente une vue en perspective d'un élément lamellé-collé pouvant être réalisé à l'aide du matériau de l'invention. Les figures 2 à 12 indiquent soit les conditions d'essai, soit les résultats obtenus.

Description d'une forme d'exécution préférée

[0030] Des lamelles 1,2,3,4... de type MDF à base de fibres de bois, obtenues par encollage sous haute pression, sont soumises à l'aide d'une installation à la technique du « lamellé-collé ». Dans la figure, on a représenté quinze lamelles superposées, mais bien entendu, l'invention n'est nullement limitée à un nombre spécifique de lamelles ni à une épaisseur spécifique des lamelles.

[0031] Afin de réaliser des longueurs importantes, toutes les techniques d'aboutage classiques peuvent être utilisées, par exemple un système d'enturage tel qu'illustré par le repère 10.

[0032] En principe, on veillera à éviter une superposition des zones d'enturage dans les lamelles successives.

[0033] Généralement, on colle les lamelles à l'aide d'une colle qui peut être de même nature que celle utilisée pour la production des lamelles de départ. Etant donné cependant que des considérations de prix de revient et de nature des sollicitations physiques et d'autres considérations peuvent intervenir, le spécialiste choisira la colle la plus appropriée pour solidariser les lamelles sans tenir compte de celle qui a été utilisée pour la réalisation des panneaux.

[0034] Lorsque les éléments constitutifs de chaque lamelle sont essentiellement identique, le matériau obtenu peut être qualifié d'homogène.

[0035] En plus des composés homogènes susmentionnés, d'autres possibilités s'offrent dans le cadre de la présente invention. Selon l'invention, il est en effet envisageable de constituer un matériau mixte dont par exemple au moins les lamelles externes A sont à base de bois massif et une ou plusieurs lamelles internes B sont à base de bois recomposé (type MDF, HDF, etc.) ou reconstitué (type agglo) pour autant qu'ils répondent aux critères mentionnés.

[0036] On peut aussi envisager que les lamelles externes A et internes B soient réalisées à l'aide de produits du type MDF ou HDF et/ou du type agglo ou encore d'autres types de particules liées par une colle.

[0037] Dans la figure 1, on a représenté deux fois quatre lamelles en tant que lamelles externes A et sept lamelles en tant que lamelles internes B. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée à ces nombres spécifiques de lamelles.

[0038] On obtient ainsi un matériau sous forme de panneaux multi-couches, lamellés-collés, présentant d'excellentes propriétés mécaniques approchant celles des produits lamellés-collés à base de bois massif.

[0039] Le matériau selon l'invention convient pour de nombreux usages.

[0040] A titre d'illustration de la technique de mise en oeuvre du matériau selon l'invention, on peut considérer la réalisation à titre d'exemple d'une poutre dont les deux semelles sont constituées par des éléments l'âme est constituée d'un matériau selon l'invention, c'est-à-dire obtenu par la technique du lamellé-collé au départ d'un panneau lui-même obtenu à base de bois reconstitué dérivé de fibres de bois. Les enturages nécessairement présents pour les grandes longueurs des semelles, ne sont pas nécessaires ou sont moins fréquents (mais néanmoins possibles) pour l'âme étant donné sa nature, qui permet de réaliser des portées plus longues.

[0041] Dans la pratique, de telles poutres sont essentiellement sollicitées (en compression et en traction) au niveau des semelles et l'âme n'est soumise qu'à des contraintes réduites, et le matériau de l'invention convient tout particulièrement pour réaliser l'âme.

[0042] On peut réaliser des poutres qui sont sous forme préfléchie, courbée ou droite.

[0043] Bien entendu, l'invention n'est en aucune manière limitée aux formes d'exécution illustrée et le matériau selon l'invention peut trouver de très nombreuses applications tant dans la construction à proprement parler que comme matériau pour d'autres domaines. Le terme « construction » s'entend au sens large et comprend la restauration et la rénovation.

EXEMPLES D'EXECUTION

[0044] Afin d'illustrer les caractéristiques principales des produits de l'invention et d'évaluer les propriétés physiques (masse volumique) et mécaniques (modules d'élasticité et de rupture) de poutres droites lamellées collées composites fabriquées à partir de bois massif et de panneaux à base de bois, les essais suivants ont été réalisés.

[0045] Il est évident qu'il existe un nombre important d'autres paramètres qui doivent cependant être pris en compte pour comprendre le comportement et optimiser la fabrication de ces poutres. L'homme de l'art pourra cependant procéder à une telle optimalisation sur base de ses connaissances en fonction de ses désideratas.

1. MATERIEL EXPERIMENTAL

[0046] Les éléments constitutifs entrant dans la fabrication des poutres sont les suivants :

• le bois pour les lamelles massives en SRN (Pinus sylvestris) qualité 6^e suédoise, fourni par le CRNFB (Centre de Recherche de la nature, des Forêts et de Bois - Gembloux/Belgique) ;
• des panneaux de particules type « normal » et type « amélioré », des panneaux MDF et OSB ;
• la colle polyuréthane à un composant à base de prépolymère d'isocyanate destinée à la constructions de structures portantes en vois et aux constructions spéciales (Collano Purbond HB 110).

[0047] Toutes les poutres sont constituées de 5 lamelles dont l'épaisseur est de 22 mm, la largeur de 42 mm et la longueur de 2,44 m. Il faut distinguer les poutres pures constituées de 5 plis identiques et les poutres mixtes dont les 2 plis extérieurs sont en bois massif et les 3 plis intérieurs sont réalisés à partir d'un même type de panneau.

[0048] La fabrication des poutres a nécessité l'utilisation d'un panneau de particules, d'un panneau de particules « amélioré » selon l'invention, de cinq panneaux MDF et de cinq panneaux OSB. Lors de la découpe des panneaux, les lamelles extérieures ont été éliminées pour éviter les effets de bord.
appartiennent à la classe de qualité S10 et ne présentent aucun défaut sur les 60 cm situés dans leur partie centrale. A contrario, les lamelles internes en bois massif n'ont fait l'objet d'aucun tri. Les lamelles MDF et OSB provenant de 5 panneaux différents, elles ont été réparties aléatoirement au sein et entre les différentes poutres afin de minimiser l'impact d'un hypothétique défaut au niveau de l'un des panneaux.

[0049] Les humidités initiales des lamelles figurent dans le tableau 2. Elles ont été déterminées à partir d'un nombre variable d'échantillons.

TABLEAU 2 :

Humidités initiales des lamelles constitutives des poutres.
Elément	Nombre d'échantillons	Humidité
Bois massif	20	12,6 %
MDF	9	9,3 %
Panneau de particules « ordinaire »	3	12,3%
Panneau de particules « amélioré »	4	10,4%
OSB	10	8,9%

[0050] Avant d'être encollées, toutes les lamelles ont été stockées en chambre conditionnée à 20°C et 65% d'humidité relative, ce qui confère au bois une humidité d'équilibre de 12% environ, correspondant à l'humidité préconisée par le fabricant de la colle.

[0051] Pour assurer la qualité du collage, l'état de surface des lamelles a été contrôlé. Les lamelles en bois massif ont été rabotées. Chaque lamelle a été dépoussiérée avant collage.

[0052] La colle a été appliquée manuellement et de façon homogène, sur une seule face. Le grammage utilisé était de 300g/m² soit, 31g de colle/lamelle ou 124g de colle/poutre. Il s'agit de la quantité maximale recommandée par le fabricant. Deux poutres supplémentiares ont été encollées en utilisant un grammage de 200g/ m² (minimum recommandé). Le grammage a été mesuré au gramme près, par pesage des lamelles avant et application de la colle.

[0053] Au total, 55 poutres ont été confectionnées. Leur dénomination, composition et nombre sont donnés dans le tableau 3.

[0054] Les poutres ont été pressées à 7 bars pendant 3 heures dans une presse pneumatique. Après collage, les poutres ont été rabotées et mises aux dimensions définitives soit une largeur de 40 mm, une hauteur de 110 mm et une longueur de 2,31 m (correspondant à 21 fois la hauteur). Les poutres ont ensuite été stockées en chambre conditionnée (20°C et 65% d'humidité relative) durant un minimum de 3 jours.

[0055] La fabrication des poutres a été réalisée au CRNFB et les essais de flexion statique ont eu lieu à la FUSAG (Faculté des Sciences Agronomiques de Gembloux).

2. MESURES REALISEES

[0056] Les poutres ont fait l'objet des mesures suivantes :

• Masse volumique (p). Elle est déduite de la mesure des dimensions précises de la poutre (longueur, largeur et hauteur) et de sa masse ;
• Module d'élasticité dynamique (E_d). Cette mesure rapide est basée sur la relation existant entre la fréquence de vibration d'une poutre soumise à un choc élastique et son module d'élasticité. Le calcul de E_d nécessite la connaissance des paramètres suivants :
  • fréquence de vibration de la poutre ;
  • dimensions précises de la poutre ;
  • masse volumique de la poutre.
• Module d'élasticité statique (E_s). Le module d'élasticité statique est déterminé sur banc d'essai selon la méthode de référence décrite dans la norme européenne EN408. Au cours de cet essai, la poutre repose sur une rive. La charge appliquée aux tiers points et la déformation sont enregistrées en continu jusqu'à ce que la flèche atteigne 6 mm, ce qui correspondant à 1/300^e de la portée (1800 mm).
  E_d et E_s traduisent la relation entre la charge et la déformation dans une gamme de contraintes telles que la poutre ne présente pas de déformation résiduelle.
• Module de rupture (E_r). Son calcul repose sur les paramètres géométriques de la poutre et la force appliquée aux tiers points nécessaire pour atteindre la rupture de la poutre posée sur une rive. En plus de ces paramètres, tous les défauts tels que noeuds, fentes ou poches de résine ont été relevés afin d'interpréter au mieux les résultats obtenus. En particulier, des observations minutieuses ont été réalisées, avant et après rupture, au niveau des joints de colle.

[0057] Avant chacun des 3 essais, les poutres ont été pesées. Après les essais de rupture un échantillon a été prélevé sur chaque poutre afin de déterminer l'humidité vraie au moment des essais.

3. RESULTATS

3.1. Propriétés Physiques

[0058] Le tableau 4 présente la masse volumique moyenne de l'humidité moyenne des différents types de poutres lorsqu'elles se trouvent dans des conditions standardisées (20°C et 65% d'humidité relative de l'air)

[0059] On voit que, parmi les poutres pures, celles à base de panneau MDF sont de loin les plus denses (environ 740 kg/m³). Les poutres pures/OSB ont une masse volumique de 640 kg/m³, soit 100 kg/m³ e moins que les pures/MDF. Enfin, les pures/bois massif sont des plus légères, avec une masse volumique d'environ 540 kg, soit respectivement 100 et 200 kg/m³ de moins que les pures/OSB et pures/MDF. Les poutres mixtes présentent des masses volumiques intermédiaires en fonction de leur composition.

3.2. Propriétés Mécaniques

[0060] Les valeurs moyennes et la variabilité des modules E_d, E_s, et E_r par type de poutre sont présentées au tableau 5.

[0061] Afin de rendre les comparaisons plus aisées, le tableau 6 présente les mêmes résultats que le tableau 5, mais les valeurs y sont exprimées en pourcentage des valeur obtenues pour les poutres pures/bois massif.

[0062] Les valeurs des modules sont utilisées pour le calcul des structures. Pour rendre ces valeurs plus parlantes, le tableau 7 présente les charges nécessaires d'une part pour obtenir une flèche de 6 mm (colonne 2) et d'autre part, pour atteindre la rupture (colonne 3), dans les conditions de l'essai (type, humidité et dimensions des poutres, mode d'application de la charge).

[0063] Des tableaux 5, 6 et 7 il ressort que :

• Le module d'élasticité statique E_s :
  • des poutres pures/OSB, pures/MDF et pures/MDF200g vaut respectivement 31%, 27% et 26% di E_s des poutres pures/bois massif. Ces trois types de poutres présentent donc un module d'élasticité similaire, environ 3,5 fois plus faible que celui des poutres pures/bois massif. On peut aussi observer qu'il n'y a pas de différence significative d'élasticité en fonction du grammage utilisé pour encoller les poutres pures/MDF et pures MDF200g ;
  • des poutres mixtes/pp ordinaire, mixtes/mm « amélioré », mixtes/OSB et mixtes/MDF vaut respectivement 81%, 79%, 78% et 75% du module d'élasticité des poutres pures/bois massif. Dès lors et compte tenu de la variabilité des résultats, les 4 types de poutres mixtes présentent des élasticités inférieures à celle des poutres pures/bois massif mais à priori similaires entre elles.
• Le module d'élasticité statique E_r :
  • Des poutres pures/MDF, pures/MDF200g et pures/OSB vaut respectivement 43%, 41% et 22% de celui des poutres pures/bois massif. Comme dans le cas du module d'élasticité statique, le grammage de colle employé pour les poutres pures/MDF et pures/MDF200g n'a pas eu d'incidence sur leur E_r. Il est par contre intéressant de constater la faiblesse relative des poutres pures/OSB par rapport aux pures/MDF et pures/MDF200g. Elle est due vraisemblablement aux faibles pressions d'encollage appliquées pour la confection des panneaux OSB réalisés avec des essences de plus forte densité.
  • des poutres mixtes/pp « amélioré », mixtes/MDF, mixtes/pp « ordinaire » et mixtes/OSB vaut respectivement 71%, 65%, 57%, et 50% de celui des poutres pures/bois massif. Compte tenu de la variabilité des E_r, il semble que les poutres mixtes/pp « amélioré » surpassent les autres poutres mixtes en ce qui concerne leur résistance à la rupture.

[0064] Il est intéressant de constater que parmi les 4 types de poutres mixtes seules les mixtes/pp « amélioré » rompent comme du bois massif, en présentant une cassure « déchiquetée » (Fig. 5). Les trois autres types de poutres mixtes, ainsi que les poutres pures/MDF, pures/MDF200g et pures/OSB rompent généralement par cisaillement longitudinal : la lamelle la plus faible se fend dans le sens de la longueur (Fig 6). Il faut noter également que toutes les poutres mixtes présentent l'inconvénient de ne pas « prévenir » avant de casser.

4. INTERPRETATION

[0065] Il a été possible de déterminer graphiquement l'évolution des E_s et E_r des 4 types de poutres mixtes en fonction de la proportion de bois massif qu'elles contiennent (Fig. 2, 3 et 4).

[0066] La Fig. 2 montre que pour les poutres mixtes/MDF et mixtes/OSB, l'évolution de E_s suit une courbe en accord avec celle de la Fig. 3, construit sur base de la formule théorique. Les relations se rapportant aux poutres mixtes/pp « ordinaire » et mixtes/pp « amélioré » peuvent être considérées comme identiques en première approximation. Pour toutes les poutres mixtes, on constate (Fig. 2) qu'une proportion de bois de 40% donne lieu à un E_s supérieur ou égal à 75% de celui des poutres pures/bois massif. Au-delà de 40%, une augmentation de la proportion de lamelles en bois massif a un effet limité sur l'augmentation du E_s.

[0067] En ce qui concerne le E_r des poutres mixtes/MDF et mixtes/OSB (Fig. 4), on voit que celui-ci évolue quasi-linéairement en fonction de la proportion de lamelles en bois massif. Il est permis de penser que les poutres mixtes/pp « ordinaire » et mixtes/pp « amélioré » suivent une relation similaire. Le E_r des poutres mixtes semble donc plus sensible que le E_s à l'augmentation de la proportion de lamelles en bois massif.

[0068] Il est à signaler que les lamelles en bois massif utilisées dans la confection des poutres étaient de qualité très élevée et qu'elles jouent un rôle prépondérant sur les propriétés mécaniques de poutres mixtes.

[0069] Afin d'illustrer les résultats expérimentaux, un calcul de dimensionnement d'une poutre a été établi avec les hypothèses suivantes :

• la poutre est posée sur deux appuis et est chargée uniformément ;
• la flèche est limitée à 1/300 de la portée ;
• l'épaisseur de la poutres est de 75 mm ;
• la charge est de 500 Kg/m² ;
• la distance entre les poutres est de 60 cm ;
• le coéfficient de sécurité est de 2,75.

[0070] Sur base de ces caractéristiques, la hauteur minimale de la poutre a été calculée pour différentes valeurs de module d'élasticité et de portée (tableau 6). La résistance en rupture n'a pas été considérée car lors des essais, la rupture n'a jamais été observée lorsque la flèche ne dépasse pas 1/300^e de la portée.

[0071] Le tableau 8 illustre le fait que la hauteur de la poutre est inversement proportionnelle à la racine cubique du module d'élasticité. Donc, si le module d'élasticité E_s est multiplié par un facteur x, la hauteur ne peut être divisée que par la racine cubique de x. En guise d'exemple, suivant les hypothèses fixées ci-dessus, une poutre dont la portée est de 2 m et l'E_s est de 6000 MPa doit avoir une hauteur minimale de 189 mm. Pour une portée identique mais un module deux fois plus élevé (12000 MPa), la hauteur de la poutre doit être au moins de 150 mm (soit 189 divisé par la racine cubique de 2). Dans ce cas, doubler le module d'élasticité n'a permis de diminuer la hauteur que de 20%.

[0072] On peut envisager d'améliorer le module d'élasticité pour le rendre proche de celui des poutres pures/bois massif, en augmentant la hauteur des poutres mixtes.

[0073] A titre complémentaire, les propriétés physiques (masse volumique, gonflement) et mécaniques (cisaillement longitudinal, module d'élasticité statique, contrainte de rupture en flexion statique) de panneaux de particules destinés à la confection de poutres lamellées-collées ont été exécutées.

5. MATERIEL ET METHODE

[0074] Le matériel expérimental se compose de trois lots de panneaux :

• panneaux de particules de qualité STANDARD ou d'usage courant ;
• panneaux SUPERWOOD hydrofuge ;
• panneaux agglomérés AMELIORE.

[0075] Le tableau 9 présente la description du matériel expérimental.

TABLEAU 9:

Description et effectif des lots de panneaux.
Dénomination	Epaisseur (mm)	Nombre de panneaux
Panneau STANDARD	18	2
	22	2
Panneau SUPERWOOD	22	2
	30	1
Panneau AMELIORE	18	2
	22	2
	30	2
	36	2

[0076] Les panneaux ont été débités longitudinalement en lamelles de 5 cm de large et de 250 cm de long. Les lamelles extérieures ont été éliminées pour éviter les effets de bord. La Fig. 1 présente le protocole de découpe des panneaux.

[0077] Les lamelles ont ensuite été conditionnées jusqu'à masse constante dans une atmosphère contrôlée à une température de 20 ± 2 °C et une humidité relative de 65 ± 5 %, conformément à la norme EN 789 (Structure en bois - Méthodes d'essai - Détermination des propriétés mécaniques des panneaux à base de bois).

[0078] Les essais physiques et mécaniques ont été réalisés au CRNFB à l'aide d'une machine d'essai de marque Instron 5582 qui présente une précision de l'ordre du micron (± 0,002 mm) pour la mesure de la flèche et du pour cent pour la détermination de la charge.

[0079] Il a été convenu de considérer une lamelle sur trois pour la réalisation des essais (lamelle : A, D, G, J) pour avoir des éprouvettes réparties sur une moitié de largeur des panneaux. Conformément à la norme européenne EN 789 précitée, les éprouvettes pour chaque type d'essai doivent être prélevées à des emplacements différents dans chaque panneau d'une même épaisseur et d'un même lot. Des éprouvettes supplémentaires ont été prélevées aléatoirement dans chaque panneau afin de déterminer leur humidité moyenne au moment des essais de qualification.

6. MESURES REALISEES

[0080] Les panneaux ont fait l'objet des mesures suivantes :

6.1 Humidité

[0081] L'humidité (H) des éprouvettes est la masse d'eau contenue dans celle-ci exprimée en pourcentage de la masse anhydre. Elle représente l'humidité réelle calculée après pesée de l'échantillon et déshydratation à 103 ± 2°C jusqu'à masse constante, conformément à la norme EN 322 (Panneaux à bas de bois - Détermination de l'humidité).

[0082] Cette mesure permet de vérifier l'homogénéité du conditionnement des éprouvettes au moment des essais.

dans laquelle :

m_h = masse de l'échantillon à l'humidité de l'essai (g) ;

m_o = masse anhydre de l'échantillon (g) ;

6.2 Masse volumique

[0083] la masse et le volume correspondant ; elle est exprimée en kilogrammes par mètre cube (kg m^-3). La masse volumique a été calculée par pesée et mesure des dimensions des éprouvettes, lorsqu'elles se trouvent dans des conditions standardisées (20°C et 65 % d'humidité relative de l'air), conformément à la norme EN 323 (Panneau à base de bois - Détermination de la masse volumique).

dans laquelle :

m_h = masse de l'échantillon à l'humidité de l'essai (g) ;

b = largeur de l'éprouvette (mm) ;

h = hauteur de l'éprouvette (mm).

6.3 Gonflement en épaisseur

[0084] Le gonflement est défini par mesure de l'accroissement en épaisseur de l'éprouvette (50 x 50 mm) après immersion totale dans l'eau pendant 24 h, conformément à la norme EN 317 (Panneaux de particules et panneaux de fibres - Détermination du gonflement en épaisseur après immersion dans l'eau).

[0085] Le gonflement de chaque éprouvette (G_t), exprimé en pour cent de son épaisseur initiale, se déduite de la formule :

où :

t_i = épaisseur de l'éprouvette avant immersion (mm) ;

t_f = épaisseur de l'éprouvette après immersion (mm).

6.4 Cisaillement longitudinal

[0086] La norme ne prévoyant pas d'essai de cisaillement, la mesure a, dés lors, été réalisée conformément à la méthode décrite pour le bois massif (NBN EN 225 - Méthodes d'essai de qualification du bois). L'éprouvette (50 x 50 mm) bloquée est rompue par cisaillement longitudinal sous un effort de compression. La figure 7 présente l'essai de cisaillement longitudinal.

[0087] La contrainte de rupture en cisaillement longitudinal (σ_Ci) est donnée, en MPa, par la formule :

où :

P = charge de rupture (N) ;

h = hauteur de la section cisaillée (mm) ;

b = largeur de l'éprouvette (mm).

6.5 Module d'élasticité statique

[0088] La méthode, décrite par la norme EN 310 (Panneaux à base de bois - Détermination du module d'élasticité en flexion et de la résistance à la flexion), permet de déterminer le module d'élasticité dans la zone de flexion pure en déformation élastique, sous une charge progressive croissante. La charge est appliquée à vitesse constante par l'intermédiaire du couteau central pendant tout l'essai. Le module d'élasticité (E_m) est exprimé en mégapascals (MPa) et se déduit de la formule :

où :

l₁ = distance entre les centres des appuis cylindriques (mm) ;

b = largeur de l'éprouvette (mm) ;

t = épaisseur de l'éprouvette (mm) ;

F₂ - F₁ = augmentation de charge sur la section droite de la courbe charge-déformation. F₁ doit être approximativement de 10 % et F₂ approximativement de 40 % de la charge de rupture (N) ;

a₂ - a₁ = augmentation de la flèche à mi-longueur de l'éprouvette (correspondant à F₂ -F₁) (mm).

[0089] Pour des raisons pratiques, il a été convenu de réaliser l'essai avec des éprouvettes d'une longueur fixée à 25 cm et une distance entre appuis de 20 cm. Cette façon de procédé s'écarte de la norme EN 310, qui fixe la longueur de l'éprouvette à 20 fois l'épaisseur nominale plus 50 mm. De plus, nous avons utilisé des appuis cylindriques de 30 mm de diamètre au lieu des 15 mm prévu par la norme.

6.6 Contrainte de rupture en flexion statique

[0090] Cet essai a été réalisé, conformément à la norme EN 310 précitée, sur les éprouvettes ayant servi à la détermination du module d'élasticité statique.

[0091] La contrainte de rupture en flexion statique (f_m) est donnée, en MPa, par la formule suivante :

où :

F_max = charge de rupture (N) ;

l₁ = distance entre les centres des appuis cylindriques (mm) ;

b = largeur de l'éprouvette (mm) ;

t = épaisseur de l'éprouvette (mm).

7. RESULTATS

7.1 Masse volumique et humidité

[0092] Le tableau 10 présente le nombre d'observations (n), la valeur moyenne et l'écart-type de la masse volumique (kg/m³) et de l'humidité (%) des différents types de panneaux par épaisseur et par type de panneaux.

Tableau 10 :

Nombre d'observations, moyenne et écart-type de la masse volumique et de l'humidité par épaisseur et par type de panneau
Type de panneau		Masse volumique (kg/m3)		Humidité	(%)
	N	Moyenne	Ecart-type	Moyenne	Ecart-type
EPAISSEUR 18 MM
STANDARD	16	627	14,51	9,0	0,07
Amélioré	16	701	19,62	9,1	0,06

EPAISSEUR 22 MM
STANDARD	16	640	18,61	9,1	0,13
Superwood	16	678	16,64	10,0	0,14
AMELIORE	16	655	12,69	9,1	1,11

EPAISSEUR 30 MM
Superwood	8	660	22,09	10,4	0,09
AMELIORE	16	657	11,53	9,3	0,23

EPAISSEUR 36 MM
AMELIORE	16	676	11,19	10,0	0,23

[0093] Le conditionnement des éprouvettes en chambre conditionnée a permis l'obtention d'un taux d'humidité relativement homogène au moment des essais.

[0094] Il ressort du tableau 10 que le panneau STANDARD présente la masse volumique la plus faible et ce, quelle que soit l'épaisseur considérée.

[0095] La différence observée entre panneaux SUPERWOOD et AMELIORE ne dépasse pas 3 %. Il est donc permis de penser que cette différence, minime, soit sans conséquences sur le plan pratique.

[0096] Les différences entre les masses volumiques moyennes des trois types de panneaux relatives aux diverses épaisseurs restent faibles, comprises entre 2 et 7 %.

[0097] Il faudrait néanmoins un nombre plus important d'observations sur des panneaux plus nombreux pour les qualifier de manière plus précise.

[0098] La figure 8 présente les masses volumiques moyennes des panneaux STANDARD (■), SUPERWOOD (▲) et AMELIORE (●) en fonction de l'épaisseur des panneaux.

[0099] La figure 8 met en évidence la relation : masse volumique - épaisseur, variable d'un type de panneau à l'autre. Ce résultat peut s'expliquer vraisemblablement par la variabilité de la composition des trois types de panneau (type de colle, pression de collage, nature et taille de la matière première, etc.).

7.2 Gonflement en épaisseur après 24h d'immersion

[0100] Le tableau 11 présente le nombre d'observations (n), la valeur moyenne, l'écart-type, le minimum et le maximum du gonflement en épaisseur (%) des différents types de panneaux par épaisseur et par type de panneaux.

Tableau 11

Nombre d'observations (n), moyenne, écart-type, minimum et maximum du gonflement en épaisseur par épaisseur et par type de panneau
Type de panneau	Gonflement en épaisseur (%)
	N	Moyenne	Ecart-type	Minimum	Maximum
EPAISSEUR 18 MM
STANDARD	16	11,92	1,76	8,11	14,63
Amélioré	16	2,92	0,14	2,17	3,85

EPAISSEUR 22 MM
STANDARD	16	15,49	1,45	12,83	17,82
Superwood	16	3,69	0,47	2,87	4,63
AMELIORE	16	3,07	0,47	2,48	4,04

EPAISSEUR 30 MM
Superwood	8	5,53	0,64	4,64	6,29
AMELIORE	16	5,75	0,59	4,58	6,85

EPAISSEUR 36 MM
AMELIORE	16	5,31	0,11	4,38	6,06

[0101] Les gonflements nettement plus élevés des panneaux STANDARD s'expliquent par l'absence d'agents hydrofuges susceptibles de freiner la pénétration de l'eau dans le panneau.

[0102] Le panneau AMELIORE présente un gonflement plus faible que le panneau SUPERWOOD (au moins 17 %). La différence est surtout marquée pour les épaisseurs plus faibles.

[0103] La figure 9 présente les gonflements moyens en épaisseur des panneaux STANDARD (■), SUPERWOOD (▲) et AMELIORE (●) en fonction de l'épaisseur des panneaux.

[0104] La figure 9 montre une augmentation du gonflement avec l'épaisseur du panneau. Il ressort également de cette figure, la similitude des relations : gonflement - épaisseur pour les panneaux AMELIORE et SUPERWOOD entre 22 et 30 mm. Par conséquent, pour les utilisations en milieu humide, il est possible d'employer indifféremment ces deux types de panneau.

[0105] Quelle que soit l'épaisseur considérée, les valeurs maximales du gonflement définies par la norme EN 312-5 (Exigences pour panneaux travaillants utilisés en milieu humide) ne sont pas atteintes aussi bien pour le panneau AMELIORE que pour le SUPERWOOD (figure 9). Ils peuvent dès lors être employés dans la conception et la construction d'éléments de bâtiments travaillant, le panneau STANDARD étant à exclure.

7.3 Contrainte de rupture en cisaillement longitudinal

[0106] Le tableau 12 présente le nombre d'observations (n), la valeur moyenne, l'écart-type, le minimum et le maximum de la contrainte de rupture en cisaillement longitudinal (MPa) des différents types de panneaux par épaisseur et par type de panneaux.

Tableau 12 :

Nombre d'observations (n), moyenne, écart-type, minimum et maximum de la contrainte de rupture en cisaillement longitudinal par épaisseur et par type de panneau
Type de panneau		Contrainte de rupture au cisaillemement longitudinal (MPa)
	N	Moyenne	Ecart-type	Minimum	Maximum
EPAISSEUR 18 MM
Panneau STANDARD	16	1,36	0,17	1,09	1,69
	16	2,07	0,36	1,50	2,70
PANNEAU Amélioré

EPAISSEUR 22 MM
Panneau STANDARD	16	1,46	0,14	1,22	1,77
	16	1,51	0,27	1,05	1,98
Superwood
Panneau AMELIORE	16	1,81	0,15	1,52	2,02

EPAISSEUR 30 MM
	8	1,62	0,19	1,34	1,95
Superwood
Panneau AMELIORE	16	1,82	0,17	1,56	2,14
EPAISSEUR 36 MM
Panneau AMELIORE	16	1,64	0,23	1,27	1,99

[0107] Lors des essais, toutes les ruptures se sont réalisées dans la partie médiane de l'éprouvette et ce, quelle que soit l'épaisseur du panneau considérée. Cette constatation montre la bonne conduite de l'essai proprement dit.

[0108] L'examen du tableau 12 montre la supériorité pour la contrainte de rupture en cisaillement longitudinal du panneau AMELIORE par rapport au panneau SUPERWOOD à 22 et 30 mm (au moins 11 %). Le panneau STANDARD présente la plus faible résistance et ce, quelle que soit l'épaisseur du panneau considérée.

[0109] La figure 10 présente les contraintes de rupture moyennes en cisaillement longitudinal des panneaux STANDARD (■), SUPERWOOD (▲) et AMELIORE (●) en fonction de l'épaisseur des panneaux.

[0110] La figure 10 montre, pour les panneaux AMELIORE, que la contrainte de rupture en cisaillement longitudinal diminue lorsque l'épaisseur du panneau augmente. Par conséquent, il est préférable d'utiliser, pour la fabrication de poutres composites, le panneau AMELIORE avec une épaisseur inférieure ou égale à 30 mm.

[0111] Cette interprétation est confortée par l'examen des valeurs minimales des contraintes de rupture au cisaillement longitudinal (tableau 12), qui sont égales à supérieures au seuil d'1,5 MPa (figure 8 - trait noir) pour cette gamme d'épaisseur.

[0112] Nous avons montré que les poutres composites soumises à un effort de flexion statique se rompaient par cisaillement longitudinal. Par conséquent, nous recommandons d'utiliser des panneaux présentant une valeur élevée de la contrainte de rupture en cisaillement longitudinal. Le panneau AMELIORE de 18 mm d'épaisseur paraît étre le meilleur choix à ce stade.

7.4 Module d'élasticité statique

[0113] Le tableau 13 présente le nombre d'observations (n), la valeur moyenne, l'écart-type, le minimum et le maximum du module d'élasticité statique (MPa) des différents types de panneaux par épaisseur et par type de panneaux.

Tableau V :

Nombre d'observations (n), moyenne, écart-type, minimum et maximum du module d'élasticité statique par épaisseur et par type de panneau
Type de panneau	Module d'élasticité statique (MPa)
	n	Moyenne	Ecart-type	Minimum	Maximum
EPAISSEUR 18 MM
STANDARD	16	2100	153	1900	2400
	16	2900	160	2700	3200
Amélioré

EPAISSEUR 22 MM
STANDARD	16	1700	115	1500	1900
	16	2500	115	2300	2750
Superwood
AMELIORE	16	2200	71	2100	2300

EPAISSEUR 30 MM
	8	1950	106	1750	2050
Superwood
AMELIORE	16	1950	107	1600	2100

EPAISSEUR 36 MM
AMELIORE	16	1700	46	1600	1750

[0114] Le panneau STANDARD présente le plus faible module d'élasticité statique et ce, quelle que soit l'épaisseur du panneau considérée.

[0115] A 22 mm d'épaisseur, le panneau SUPERWOOD présente la plus grande rigidité, avec un module d'élasticité statique supérieur de 12 % par rapport au panneau AMELIORE. A 30 mm d'épaisseur, la différence entre ces deux types de panneau, de l'ordre du pourcent, apparaît non significative sur le plan statistique. Il est donc permis de penser que celle-ci ne va pas se répercuter pas sur le plan pratique.

[0116] Il ressort de cette étude, que les panneaux SUPERWOOD conviennent mieux pour les usages structurels soumis aux efforts que les panneaux AMELIORE pour une épaisseur de panneau de 22 mm. Par contre, à 30 mm d'épaisseur, cette distinction n'a plus lieu d'être.

[0117] La figure 11 présente les modules d'élasticité statique moyens des panneaux STANDARD (■), SUPERWOOD (▲) et AMELIORE (●) en fonction de l'épaisseur des panneaux.

[0118] L'analyse statistique montre une corrélation négative entre le module d'élasticité statique et l'épaisseur du panneau (r = - 0,588 et p = 0,000). La diminution du module d'élasticité statique avec l'augmentation de l'épaisseur du panneau ne se fait pas dans la même proportion d'un type de panneau à un autre. En effet, le passage de 22 à 30 mm d'épaisseur se traduit par une diminution plus importante du module d'élasticité statique pour le panneau SUPERWOOD (22 %) par rapport panneau AMELIORE (11 %). Ce résultat montre que pour les usages structurels soumis aux efforts, il est préférable de recourir aux panneaux de faibles épaisseurs.

[0119] Les panneaux AMELIORE et SUPERWOOD conviennent pour la conception et la construction d'éléments de bâtiments travaillant en milieu humide. En effet, les valeurs moyennes des modules d'élasticité statique sont égales, voire supérieures, aux seuils fixés par la norme EN 312-5 (Panneaux de particules - Exigences - Partie 5 : Exigences pour panneaux travaillants utilisés en milieu humide) pour ces gammes d'épaisseur, le panneau STANDARD étant à exclure (figure 11).

7.5 Contrainte de rupture en flexion statique

[0120] Le tableau 14 présente le nombre d'observations (n), la valeur moyenne et l'écart-type, le minimum et le maximum de la contrainte de rupture en flexion statique (MPa) des différents types de panneaux par épaisseur et par type de panneaux.

Tableau 12 :

Nombre d'observations (n), moyenne, écart-type, minimum et maximum de la résistance en flexion statique par épaisseur et par type de panneau
Type de panneau		Contrainte de rupture en flexion statique (MPa)
	n	Moyenne	Ecart-type	Minimum	Maximum
EPAISSEUR 18 MM
STANDARD	16	13,9	1,4	12,2	16,5
Amélioré	16	18,9	1,5	16,6	22,2

EPAISSEUR 22 MM
STANDARD	16	12,5	1,4	9,7	14,9
	16	21,3	1,7	19,2	23,7
Superwood
AMELIORE	16	15,8	1,0	13,8	17,0

EPAISSEUR 30 MM
	8	20,6	1,9	17,8	22,7
Superwood
AMELIORE	16	15,6	1,1	12,9	18,2

EPAISSEUR 36 MM
AMELIORE	16	20,7	1,1	18,7	22,4

[0121] A 22 et 30 mm d'épaisseur, le panneau SUPERWOOD présente la contrainte de rupture en flexion statique la plus élevée, avec une valeur moyenne supérieure de plus de 24 % par rapport à celle du panneau AMELIORE. Le panneau STANDARD présente la contrainte de rupture en flexion statique la plus faible et ce, quelle que soit l'épaisseur du panneau envisagé.

[0122] La figure 12 présente les contraintes de rupture en flexion statique moyennes en épaisseur des panneaux STANDARD (■), SUPERWOOD (▲) et AMELIORE (●) en fonction de l'épaisseur des panneaux.

[0123] La figure 12 montre, pour le panneau AMELIORE, la diminution de la contrainte de rupture en flexion statique entre 18 et 30 mm puis son augmentation au-delà. Il est possible que ce résultat, surprennant, soit la conséquence de notre protocole d'essai (fixation de la longueur de l'éprouvette à 25 cm).

[0124] Comme il l'a été mentionné pour le module d'élasticité statique, les panneaux AMELIORE et SUPERWOOD peuvent servir pour la conception et la construction d'éléments de bâtiments travaillant en milieu humide, contrairement au panneau STANDARD.

8. CARACTERISATION DU CISAILLEMENT LONGITUDINAL

[0125] L'objet est ici d'essayer de caractériser le cisaillement longitudinal en fonction de propriétés physiques (masse volumique, gonflement en épaisseur) et mécaniques (module d'élasticité statique, résistance en flexion statique). Le cisaillement n'étant pas pris en compte dans les utilisations traditionnelles des panneaux, mais dans le cas de poutres composites, il a été montré que le cisaillement était souvent le point faible. Il serait ainsi très intéressant de pouvoir déterminer sa relation avec les propriétés physiques et mécaniques.

[0126] Pour y parvenir, il a été convenu de recourir à la régression pas à pas. Cette méthode supprime des variables du modèle de régression et en ajoute dans le but d'identifier un sous-ensemble utile de prédicteurs.

Equations de régression sans distinction des types panneaux et des épaisseurs

[0127] Il a été convenu d'éliminer le panneau STANDARD de cette analyse en raison de ses mauvaises performances mécaniques.

[0128] L'analyse statistique de régression pas à pas a sélectionné deux variables explicatives : la masse volumique et la résistance en flexion statique. La combinaison de ces paramètres n'explique que 39 % de la variabilité du cisaillement longitudinal.

[0129] A la lueur de ces résultats, il est illusoire de vouloir déterminer avec suffisamment de précision le cisaillement longitudinal des panneaux de particules à partir des seules propriétés physiques (masse volumique, gonflement en épaisseur) et mécaniques (module d'élasticité statique, résistance en flexion statique) considérées. Il faudrait peut-être prendre en compte d'autres paramètres.

Equations de régression avec distinction des types panneaux et des épaisseurs

[0130] Une rapide analyse de régression a mis principalement en évidence l'absence de relation faisant intervenir la ou les mêmes propriétés explicatives d'un type de panneau à un autre.

[0131] En outre, au regard des valeurs peu élevées des coefficients de détermination, il apparaît que les paramètres considérés ne sont pas suffisants pour caractériser de manière satisfaisante le cisaillement longitudinal. Par conséquent, il convient d'étudier ce paramètre séparément et de le faire intervenir comme critère de sélection des panneaux de particules pour les usages structurels.

9. CONCLUSIONS

[0132] De ces essais préliminaires, il ressort que le panneau STANDARD présente les plus faibles propriétés physiques et mécaniques et ce, quelle que soit l'épaisseur considérée. La distinction entre les panneaux AMELIORE et SUPERWOOD n'est pas aisée car elle varie en fonction de la propriété et/ou de l'épaisseur considérée. Le panneau AMELIORE présente la meilleure résistance au cisaillement longitudinal et ce, quelle que soit l'épaisseur du panneau envisagée. Pour les autres propriétés, les panneaux AMELIORE et SUPERWOOD montrent des performances voisines.

[0133] Les propriétés physiques et mécaniques des panneaux de particules se détériorent avec l'augmentation de l'épaisseur des panneaux. Il apparaît ainsi que pour un usage optimum du panneau des particules dans la construction de poutres composites, il est préférable de choisir une épaisseur faible.

[0134] Il n'a pas été possible d'estimer de manière satisfaisante la contrainte de rupture en cisaillement longitudinal au départ des autres propriétés (masse volumique, gonflement en épaisseur, module d'élasticité statique et résistance en flexion statique). Il importe dès lors de prendre en considération la résistance au cisaillement longitudinal lors de la sélection d'un type de panneau de particules.

[0135] En résumé, pour la constitution des poutres composites, le panneau AMELIORE de 18 mm apparaît comme le meilleur choix pour sa résistance à l'humidité et ses bonnes propriétés mécaniques. Toutefois, son excellente valeur pour la contrainte de rupture en cisaillement longitudinal restent 3 à 4 fois inférieures à celles du bois massif (épicéa, par exemple). Pour les usages où ces poutres seraient soumises à des efforts mécaniques importants, l'utilisation de panneaux,dans la constitution de celles-ci peut être rédhibitoire. L'évolution des propriétés mécaniques dans le temps n'a pas été testée. Des essais complémentaires pour mesurer le fluage sont donc recommandés.

Revendications

1. Poutre en matériau composite à base de bois, constitué en tout ou en partie de lamelles en bois reconstitué ou recomposé, et éventuellement de lamelles en bois massif, ces lamelles étant assemblées par la technique du lamellé-collé, caractérisée en ce que ladite poutre comporte au moins une lamelle interne en panneau aggloméré hydrofuge présentant dans sa partie médiane une densité supérieure à 500, et de préférence d'au moins 520.

2. Poutre selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est constituée essentiellement de lamelles en bois reconstitué ou recomposé provenant de bois de première souche, à l'exclusion de du bois recyclé.

3. Poutre selon la revendication 2, caractérisée en ce que lesdites lamelles en bois reconstitué ou recomposé proviennent exclusivement de copeaux de rondins feuillus ou résineux.

4. Poutre selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est constituée de lamelles internes de bois reconstitué ou recomposé et de lamelles externes d'un autre matériau à base de bois massif.

5. Poutre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est constituée sous forme d'une poutre à profil droit dont l'âme est formée de lamelles de bois reconstitué ou recomposé et dont les lamelles externes sont constituées d'un matériau obtenu lui-même par la technique du lamellé-collé à base de bois massif.

6. Poutre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est obtenue sous forme pré-fléchie, courbée ou droite.

7. Utilisation du matériau selon la revendication 1 dans la construction, la restauration, la rénovation, soit sous forme homogène en utilisant pour les lamelles uniquement du bois reconstitué ou recomposé, soit sous forme mixte en utilisant pour les lamelles du bois massif ainsi que du bois reconstitué ou recomposé.

Dessins