Développement d'éléments de construction en bois de pays lamellés assemblés par tourillons thermo-soudés

Development of local laminated wood construction element using welded-through dowels

• Auteur / Autrice : Ludovic Resch
• Direction : Pascal Triboulot, Antonio Pizzi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences du bois et des fibres
• Date : Soutenance le 12/11/2009
• Etablissement(s) : Nancy 1
• Ecole(s) doctorale(s) : RP2E - Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LERMAB
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pascal Triboulot, Antonio Pizzi, Robert Le Roy, Patrick Racher, Jean-Michel Leban, Jean-François Bocquet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Robert Le Roy, Patrick Racher

Mots clés

Mots clés contrôlés

Poutres en bois

Construction en bois

Soudage

Bois

Mots clés libres

Poutres à connexions imparfaites

Layered timber beam

Composite beams with interlayer slip

Résumé

Le soudage du bois constitue un nouveau procédé d’assemblage, deux pièces de bois sont assemblées sans aucun adhésif, ni organe métallique. Ce travail étudie la faisabilité d’éléments de construction en bois lamellé à échelle 1 comme des poutres, des parois et des planchers, en utilisant le soudage de chevilles (Fagus sylvatica) dans des avivés (Picea abies) des forêts locales (VOSGES). La maîtrise du procédé étant primordiale pour étudier sa reproductibilité, une machine prototype est développée. Les paramètres d’asservissement et la mesure des efforts appliqués sont maîtrisés précisément par un logiciel. La fabrication contrôlée d’échantillons et de poutres soudées permet de caractériser les propriétés mécaniques élémentaires.L’étude du comportement des poutres et des planchers fait appel à la théorie des poutres à connexions imparfaites. Une approche par éléments finis montre que le modèle analytique de KREUZINGER n’approche pas suffisamment la distribution des contraintes dans la section composite, un modèle analytique est développé selon l’approche de GIRHAMMAR : le modèle exact généralisé. Les essais de poutres montrent une trop grande souplesse de la liaison et sa sensibilité au fluage. Les essais sur le plancher conduisent à des caractéristiques intéressantes en termes de rigidité et de confort. Les parois, non optimisées, montrent des résultats prometteurs pour le contreventement. Les premiers éléments sur l’utilisation du soudage du bois dans la construction sont présentés. Cette technologie se révèlerait compétitive dans la réalisation d’éléments constructifs en 3D. Dans un contexte de développement durable, cette approche constructive est porteuse d’avenir

Wood welding is a new assembly concept; two pieces of wood can be connected without any adhesive or any metal fastener. This study present the feasibility in usable scale, to produce laminated elements for construction like beams, walls and floors, using welded dowels (Fagus sylvatica) to connect planks (Picea abies) from local forests (Vosges). To be used, it is essential that the welding process has to be reproducible; a prototype machine was designed in this aim. It mastered the main parameters of welding like rotation speed and efforts. A convivial software pilot efficiently the machine. This allows a controlled fabrication of welded samples and beams to characterize their basic resistance properties. The behaviour of beams and floors is given by composite beam with interlayer slip theory. A finite elements approach showed that the KREUZINGER’s analytical model does not allow to describe well enough the stress distribution in a multi layer composite section, an analytical model is then develop from GIRHAMMAR’s composite beams theory: the so call generalized exact model. Tests of beams show that the dowel connection is too weak and will have then a great sensitivity to creep. Tests on floor provide interesting features in terms of rigidity and comfort. The walls which are not optimized show encouraging results for racking resistance. The first items for the use of wood welding in construction are presented. This technology will be competitive in achieving constructive elements in 3D. In a context of sustainable development, this constructive approach takes its full meaning