La fabrication du bois lamellé collé

(Spécial Covid-19)

•  Préambule

Votre travail fera l'objet d'une évaluation notée, s'il n'y a pas de contre ordre du Ministère de l'Education Nationale. A 18 heures, vous me rendrez votre travail individuel, sous la forme que vous souhaitez, dans votre répertoire Dropbox.

• Contexte industriel

Une entreprise de fabrication de charpente souhaite contrôler certaines caractéristiques mécaniques et physiques des lamelles en vue de la fabrication d'arcs en bois lamellé collé. Elle veut notamment tester le comportement mécanique en flexion des planches avant aboutage et encollage pour s'assurer d'obtenir au final des poutres en bois lamellés collés de classe de résistance GL24c (c pour composit en Anglais, panaché en Français).

•  Matériels à disposition Théoriquement :

- Douze éprouvettes rabotées C24 de 20x40x1200 mm,

- Un banc de flexion,

- 4 masses de 5 kg,

- Un comparateur avec support magnétique + un marbre métallique,

- Un mètre à ruban,

- Un pied à coulisse,

- Un humidimètre,

Réellement :

- Le cours sur le BLC

- Les fiches signalétiques sur les colles qui se trouvent dans la dropbox dans le répertoire "TS2 - SCBH\Doc Colle"

•  Travail demandé

Attention: certaines actions seront menées de votre propre initiative selon le travail demandé et les prescriptions données.

a - Partie 1 : Phase expérimentale

1 - A l'aide de l'appareil de mesure adapté, mesurer le taux d'humidité des 12 éprouvettes. Recenser les valeurs sur tableur et en faire la moyenne.

 2 - Effectuer des mesures de flèches en flexion 4 points (lamelles à plat) en appliquant deux charges ponctuelles de 10 kg respectivement au tiers et au deux tiers de la portée sur les 12 éprouvettes précédentes.

Tableau de synthèse des valeurs mesurées à compléter :

b - Partie 2 : Interprétation des résultats

On vous demande d’exploiter les résultats de votre expérimentation qui seront retranscrits dans votre compte rendu.

a - A partir de vos connaissances, identifier macroscopiquement l'essence en présence en fonction de ses principales caractéristiques anatomiques et définir ses applications industrielles.

b - Modéliser l’essai en flexion quatre points et tracer les diagrammes des efforts tranchants et moment fléchissant. Justifiez l'intérêt de cet essai.

c - Connaissant l'humidité relative des lamelles pour fabriquer une poutre BLC, les éprouvettes proposées sont-elles toutes utilisables pour la production ?

    d - A partir des mesures de flèches et du formulaire ci-après, calculer sur tableur les modules globaux d'élasticité en flexion et en faire la moyenne. Comparer les valeurs des modules d'élasticité moyens aux valeurs données dans l’annexe. En admettant que ce seul critère est suffisant pour les classer, conclure quant à leur classe de résistance par rapport à celles données dans l'énoncé. S'il existe un écart, comment cela s'explique t-il ?

 e - L'entreprise cherche s'il est intéressant pour elle de livrer, si elle pourrait livrer des poutres en GL24c (Composite / Panaché) au lieu de GL24h (Homogène). En vous appuyant sur vos connaissances, expliquez :

● Qu'est-ce qu'une poutre en "GL24" ?

● Expliquez la particularité que présentent la première et la dernière lamelle situées respectivement sur le champ supérieur et inférieur d'une poutre en BLC.

● Précisez ce qu'implique le mot «composite» en terme de procédé de fabrication d'une poutre en BLC,

● Quel impact aurait un tel choix sur une ligne de fabrication ? Quelles modifications proposeriez-vous pour transformer une ligne de production de GL24h en GL24c ?

 f - Pour ses chantiers en cours, l'entreprise a besoin principalement de poutres en GL24c de 456 mm de retombée et de 105 mm de largeur pour une longueur de 9 mètres. En admettant que les éprouvettes en présence respectent les critères de qualité ci-dessus (classe de résistance et humidité) et en respectant les contraintes de l’annexe :

● Proposer le nombre de lamelles total pour réaliser cette poutre.

● Définir l'encollage nécessaire pour réaliser une poutre.

● Proposer la combinaison de lamelles nécessaire pour obtenir cette retombée en GL24C.

● Cette poutre étant utilisée comme solive, qu'aurait-on pu utiliser comme autre technologie de poutre ?

g - Citer d'autres exemples de produits de structure réalisés à partir de bois reconstitués ? Expliquer brièvement leurs procédés de fabrication.

•  Formulaire :

Module global d'élasticité en flexion :

Avec :

a : Distance entre un point de chargement et l'appui le plus proche (mm)

F : Force appliquée en Newtons (N)

f: Flèche (mm)

l : Portée en flexion (mm)

b : Base de la section (mm)

h : Retombée de la section (mm)

Flèche maxi théorique pour un essai de flexion 4 points est 

•  Annexes :

a - Annexes 1 : Classes de résistances mécaniques :

Les classes de résistances mécaniques des éléments en bois lamellé-collé sont définies à partir des classes de résistance des lamelles, de la manière suivante :

b - Annexes 2 : Propriétés caractéristiques des bois lamellés collés définies par la norme NF EN 1194, pour calculs avec EC5 :

a - Propriétés caractéristiques des bois massifs RESINEUX définies par NF EN 338, pour calculs avec EC5