Les propriétés mécaniques du bois

Les propriétés mécaniques du bois

La résistance du bois augmente au fur et à mesure que la densité de l’arbre croît. Lors de l’évaluation de la densité du bois, il faut toujours indiquer à quel taux d’humidité sa masse et son volume ont été mesurés. Le plus souvent, la densité du bois est indiquée comme densité de l’air (air sec), ainsi la masse et le volume du bois ont été mesurés lorsque le taux d’humidité du bois se situe à  un taux de 15 % (ou 12 %). La densité du bois est également souvent indiquée comme densité basale, lorsque la densité du bois est mesurée à sec, et que la masse se situe à un niveau d’humidité plus élevé que le point de saturation (environ 30 %). Les espèces d’arbres dominantes de la Finlande sont le pin, le sapin et le bouleau. Le pin et le sapin sont les espèces de bois de construction les plus répandues. La densité du pin finlandais est de 370 – 550 kg/m3, celle du sapin de 300 – 470 kg/m3 et celle du bouleau de 590 – 740 kg/m3.

Le bois initial plus clair que le bois situé dans l’anneau annuel est nettement plus rare que le bois initial plus foncé. Pour un bois de pin normal, la part de bois final est en moyenne 25 % et pour le sapin environ 15 %. Du point de vue de la résistance des conifères finlandais, l’intervalle idéal des anneaux annuels est de 1 ­ 1,5 mm, ainsi la part relative de bois final dans l’anneau d’accroissement est à son maximum. La petite taille de l’intervalle de l’anneau annuel ne signifie pas forcément une grande densité ou résistance du bois. Ainsi, la croissance annuelle du pin de Laponie est pratiquement uniquement du bois initial, bien que l’intervalle entre les anneaux d’accroissement soit nettement plus petit. Pour cette raison, le pin qui a grandi en Finlande du Nord est de densité inférieure et son grain est plus léger que celui des pins qui ont poussé en Finlande centrale et en Finlande du Sud.

La durabilité du bois de cœur n’est pas due à la densité de son grain, car pour les espèces d’arbres dominantes en Finlande, la densité du pin, du sapin et du bouleau s’accroît en allant du cœur vers le bois de surface. La durabilité du bois de cœur s’explique par sa grande teneur en résine solide et naturelle qui améliore sa durabilité contre la pourriture et les parasites. Pour le bois des espèces d’arbres dominantes, la densité et la résistance diminuent légèrement en allant du noyau vers la cime de l’arbre. Ce changement de densité dans le sens vertical est supérieur chez le pin que chez le sapin. La densité du bois croît avec l’âge pour les espèces d’arbre dont la densité augmente du cœur vers la surface.

Un des facteurs primordiaux de la résistance à la rupture est l’orientation des fibres sur lesquelles la charge est dirigée. La résistance en flexion dans le sens des fibres est directement comparable à la densité du bois. La résistance en flexion d’un bois à grain uniforme et sans défaut est aussi grande que la résistance à la rupture.

La résistance à la traction dans le sens des fibres du bois est généralement 10 – 20 fois supérieure comparé à celle de la résistance du bois perpendiculairement aux fibres. La résistance à la traction dépend aussi de la densité du bois : par exemple, la résistance à la rupture du bois initial n’est qu’un 1/6e de celle du bois final. La résistance à la compression d’un bois sec à l’air est environ la moitié de la résistance à la traction correspondante.

La résistance au cisaillement du bois est de 10 - 15 % de la résistance à la traction dans le sens des fibres du bois. La résistance au cisaillement est affaiblie par les branches et les autres défauts et fissures du bois.

L’élasticité et la résistance à l’attrition croissent au fur et à mesure de l‘augmentation de la densité du bois. Le module d’élasticité du bois dans le sens des fibres peut être cent fois supérieur au module d’élasticité à la perpendiculaire contre les fibres. Dans la direction radiale, le module d’élasticité est environ deux fois supérieur à celui de la direction tangentielle.

Étant donné que les propriétés du bois peuvent grandement changer selon différents facteurs, il convient de les classer selon les besoins d’utilisation. Dans le classement, on peut distinguer deux critères majeurs de vérification qui sont l’aspect du bois et ses propriétés mécaniques. Dans l’examen de la qualité et de la résistance du bois, près de 90 % des critères de qualité sont ciblés sur les branches des arbres. Le classement de la résistance peut être effectué soit visuellement, soit mécaniquement.