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Dimensionnement des assemblages par collage dans la construction en bois

 

Les assemblages bois-bois permettent une grande variété de formes et améliorent ainsi la compétitivité de la construction en bois. L’équipe du projet a développé de nouveaux types d’assemblages tout en analysant les données fondamentales et en élaborant un concept de dimensionnement. Cela a permis d’aquérir une compréhension approfondie du comportement sous charge du bois de construction.

Description du projet (projet de recherche terminé)

L’architecture des ouvrages en bois s’engage clairement dans la voie des formes libres pour lesquelles les assemblages traditionnels ne fournissent pas encore de solutions optimales. En effet, ils entachent souvent l’allure générale des édifices et ne satisfont pas aux exigences d’efficacité structurelle. Les assemblages par collage constituent une bonne alternative architectonique. Ils présentent généralement une portance et une rigidité supérieures à celles des éléments à assemblage mécanique. Pour élargir l’éventail des applications futures des assemblages par collage, il est indispensable de disposer de méthodes qui fournissent des pronostics fiables en termes de portance et de rigidité.

Contexte

Le bois possède de bonnes propriétés mécaniques et thermiques. Toutefois, sa croissance naturelle implique aussi des faiblesses (nœuds, irrégularité des fibres, etc.) qui altèrent ses propriétés mécaniques et peuvent donc exercer un impact négatif lorsque des éléments porteurs sont utilisés en construction. Pour pouvoir utiliser le bois de façon fiable et rentable, il est donc indispensable d’analyser au mieux ses propriétés.

Objectif

Le nouveau concept de dimensionnement développé pour les assemblages par collage dans la construction en bois permettra de couvrir tous les types classiques de charge, notamment les contraintes statiques de courte et longue durée et les sollicitations dues aux oscillations et au climat. Les chercheurs ont réévalué l’intégralité de la chaîne d’information relative au dimensionnement des assemblages. Ils ont examiné les caractéristiques des matériaux et les approches de calcul au niveau des bois, adhésifs, assemblages et pratiques conceptuelles utilisés.

Application

Le développement de nouveaux assemblages par collage permettra de renouveler l’esthétique de la construction en bois, que ce soit dans des systèmes bois-bois ou des systèmes hybrides (bois-acier et/ou bois-béton). Le développement et la mise en œuvre réussis de l’outil de conception contribuent largement à accroître la part du bois dans la construction et à améliorer la compétitivité et le bilan écologique de la Suisse dans ce secteur.

Résultats

Les résultats des études expérimentales ont permis d’établir des corrélations entre le module d’élasticité, la solidité et l’allongement à la rupture. On a en outre pu évaluer l’effet de volume (en raison de la longueur variable) pour ces propriétés.

Outre les essais expérimentaux, le comportement sous charge d’assemblages collés bois-bois a également été étudié lors de différentes analyses numériques mettant l’accent sur la rigidité, la portance et la ductilité. Les paramètres d’influence étaient la géométrie de l’assemblage (longueur de chevauchement), l’essence de bois (épicéa et hêtre) et l’adhésif utilisé. Trois types de colles (époxy, polyuréthane et résine acrylique) ont été soumis à une analyse numérique. La résine acrylique s’est révélée l’adhésif présentant le plus fort potentiel pour un assemblage ductile et elle a fait l’objet d’une analyse complémentaire détaillée. Les résultats des essais de traction sur les assemblages bois-bois à base d’époxy et de résine acrylique, bien représentés dans les simulations numériques, ont démontré une meilleure ductilité des assemblages collés à la résine acrylique.

Titre original

Design tool for adhesively bonded timber joints

Responsables du projet

  • Dr. Anastasios Vasilopoulos, École polytechnique fédérale de Lausanne
  • Dr. Steffen Franke, Berner Fachhochschule, Bern
  • Prof. Thomas Tannert, The University of British Columbia, Vancouver/Kanada
  • Prof. Till Vallée, Hochschule für Technik und Architektur, Freiburg

 

 

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 Contact

Dr. Anastasios Vasilopoulos Laboratoire de construction en composites
EPFL - ENAC - IS - CCLAB
Bâtiment BP 1015 Lausanne +41 21 693 63 93 anastasios.vasilopoulos@epfl.ch