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Bois de hêtre en placage stratifié pour structures porteuses

 

Jusqu’à présent, le hêtre était principalement utilisé comme bois-énergie. Dans la perspective du développement de nouvelles structures porteuses en bois, de haute fiabilité et de qualité supérieure en placage stratifié, le hêtre s’affirme comme un matériau de construction durable.

Description du projet (projet de recherche terminé)

Un bois sans défaut présente d’excellentes propriétés mécaniques et thermiques. Au cours de sa croissance naturelle, il est susceptible de développer des faiblesses, préjudiciables à la fiabilité, et donc à l’utilisation des composants en bois comme éléments porteurs dans le domaine de la construction. Ce projet s’inscrit dans la stratégie des chercheurs de mettre au point des structures porteuses en bois de hêtre efficaces et fiables.

Contexte

À long terme, il faut s’attendre à un recul des peuplements de résineux et à une progression des feuillus. Compte tenu de ses excellentes propriétés mécaniques, le bois de hêtre devrait jouer un rôle important comme matière première issue de la forêt. C’est pourquoi les chercheuses et chercheurs s’attachent à identifier des idées et des applications innovantes pour le bois de hêtre.

Objectif

Le projet visait en priorité à développer des treillis de bois et des dalles mixtes bois-béton à base de bois de hêtre en placage stratifié. Pour ce faire, les chercheuses et chercheurs ont commencé par déterminer avec précision les propriétés du matériau. Ils ont ensuite développé de nouveaux types d’assemblage et élaboré des bases de calcul.

Importance

Bien qu’il présente d’excellentes propriétés mécaniques, le bois de hêtre était jusqu’à présent principalement utilisé comme bois-énergie. Le projet de recherche fournit les bases de l’utilisation du bois de hêtre dans les ouvrages d’ingénierie en bois et contribue, ce faisant, à augmenter les ventes et la valeur ajoutée de cette essence.

Résultats

La dalle mixte bois-béton qui a été développée se compose de panneaux de contreplaqué de hêtre de 40 à 60 mm d’épaisseur et d’une couche de béton de 120 mm. Les panneaux de hêtre servent d’abord de coffrage. Une fois assemblés avec le béton, ils deviennent des éléments porteurs pour constituer la sous-couche de la dalle. Des entailles de 15 mm d’épaisseur découpées dans le bois assurent l’assemblage du bois et du béton et garantissent un engrenage mécanique. Les analyses et les expérimentations ont démontré qu’une configuration optimale de la dalle mixte bois-béton offre une portance fiable et une bonne ductilité. La dalle mixte bois-béton développée à partir de bois de hêtre a été réalisée pour la première fois à la « House of natural Resources » de l’EPF de Zurich (Hönggerberg).

Pour la réalisation des treillis de bois à partir de bois de hêtre en placage stratifié, les chercheuses et chercheurs ont étudié des assemblages acier-bois par goujons avec plaques en acier à l’intérieur ou à l’extérieur. Les essais d’assemblage et des treillis de bois ont montré que l’utilisation de bois de hêtre en placage stratifié offrait une meilleure résistance et une bonne ductilité. Les assemblages développés peuvent supporter des déformations importantes sans risque d’effondrement ou de diminution de leur charge. Les structures porteuses réalisées à partir de bois de hêtre en placage stratifié contribuent ainsi de manière déterminante à améliorer la fiabilité, la ductilité et la robustesse des ouvrages d’ingénierie en bois.

Les résultats du projet mettent en évidence le potentiel considérable et la résistance élevée de la dalle mixte bois-béton et des treillis réalisés à partir de bois de hêtre en placage stratifié. Les bases de calcul ainsi élaborées ouvrent la voie à une utilisation sûre et économique du bois de hêtre dans les ouvrages d’ingénierie en bois.

Titre original

Reliable timber and innovative wood products for structures – Structural elements of wood and wood products made of beech

Responsables du projet

  • Prof. Andrea Frangi, Institut für Baustatik und Konstruktion, Eidgenössische Technische Hochschule Zürich
  • Prof. Mario Fontana, Institut für Baustatik und Konstruktion, Eidgenössische Technische Hochschule Zürich
  • Dr. Jochen Köhler, Institut für Baustatik und Konstruktion, Eidgenössische Technische Hochschule Zürich
  • Dr. René Steiger, Abteilung Structural Engineering, Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (EMPA), Dübendorf
  • Dr. Erich Hugi, Brandlabor, Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (EMPA), Dübendorf

 

 

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 Contact

Prof. Dr. Andrea Frangi Institute of Structural Engineering
ETH Zurich
HIL D37.1
Wolfang-Pauli Strasse 15 8093 Zürich +41 44 633 26 40 frangi@ibk.baug.ethz.ch