La Solidité de l’Ossature Bois : Démythifier les Idées Reçues

 Le Bois, Moins Solide ? Un Mythe à Déconstruire

Contrairement aux idées reçues, le bois est un matériau extrêmement solide, capable de rivaliser avec d’autres matériaux de construction. Sa durabilité et sa résistance mécanique en font un choix de premier ordre pour les structures. Historiquement, des constructions en bois, comme le temple Horyu-ji, âgé de 1300 ans, témoignent de la longévité exceptionnelle de ce matériau.

 Propriétés Mécaniques du Bois

Le bois, de par sa nature, subit diverses sollicitations mécaniques dès sa croissance. Il supporte son propre poids, résiste aux vents et maintient sa posture. La structure interne du bois, composée de cellules orientées longitudinalement, confère au bois une excellente résistance en traction et compression, avec la cellulose assurant la résistance et la lignine garantissant la rigidité.

 La Structure Interne du Bois

À l’échelle microscopique, le bois est constitué de fibres de cellulose et de lignine. Cette composition unique permet au bois de s’adapter aux sollicitations mécaniques, offrant une résistance accrue en traction et en compression. Cette résistance est cruciale pour la solidité de l’ossature bois.

Les fibres de cellulose disposées dans le sens de la croissance confèrent au bois une excellente résistance en traction et compression, tandis que la lignine assure la rigidité de l’ensemble. Le bois assure également un contrôle de sa posture. Tout au long de sa croissance, l’arbre produit son bois avec une légère contrainte de tension en périphérie, ce qui lui permet d’ajuster sa forme pour maintenir sa verticalité. En cas de déséquilibre important, l’arbre crée un bois avec une précontrainte particulière du côté opposé.

 Anisotropie et Symétrie

Le bois présente une anisotropie mécanique, ce qui signifie que ses propriétés varient selon la direction des sollicitations. L’organisation longitudinale des cellules du bois génère une anisotropie des performances mécaniques : sa résistance est meilleure dans la direction parallèle au fil (longitudinalement) que dans la direction perpendiculaire à celui-ci (radialement et tangentiellement). Toutefois, des techniques comme le croisement des plaques dans le CLT (Cross Laminated Timber) permettent de réduire cette anisotropie, augmentant ainsi la robustesse de l’ossature bois.

La structure interne du bois, composée de plusieurs tissus organiques, assure différentes fonctions :

• Les vaisseaux pour la conduction de la sève brute des racines vers les feuilles,
• Des éléments de soutien qui assurent la résistance mécanique,
• Des cellules de parenchyme gérant dans l’arbre des fonctions de régulation, de stockage de nutriments et de protection contre les agressions extérieures.

 Raideur et Ductilité

La raideur et la ductilité du bois sont des facteurs clés pour sa performance en construction. La raideur d’une structure se mesure par sa résistance aux déplacements sous charge. La ductilité, quant à elle, permet au bois de dissiper de l’énergie, notamment en cas de séisme, ce qui est un avantage significatif pour la sécurité des structures. Une structure réalisée en matériau ductile « prévient » de la rupture en affichant une évolution importante de la déformation à charge constante.

Le rapport résistance sur poids propre est un indicateur intéressant de l’efficacité mécanique du bois. Par rapport à son poids, le bois est un matériau très performant, ce qui avantage son utilisation en construction.

 Facteurs Influant sur la Résistance du Bois

Plusieurs facteurs influencent la résistance mécanique du bois, notamment la densité, le taux d’humidité et la direction du chargement. La densité du bois est directement liée à sa résistance, et le bois hygroscopique ajuste son humidité en fonction de l’air ambiant, ce qui affecte ses propriétés mécaniques. Le bois est un matériau hygroscopique, c’est-à-dire qu’il peut absorber ou rejeter l’eau pour atteindre un équilibre avec l’humidité de l’air ambiant. En dessous de la limite de saturation des fibres, une diminution du taux d’humidité provoque une augmentation de la résistance mécanique.

Le bois est classé en trois classes de service selon l’Eurocode 5 :

• Classe de service 1 : Caractérisée par une température ambiante de 20°C et une humidité relative ambiante ne dépassant pas 65% plus de quelques semaines par an. Correspond à une humidité moyenne d’équilibre du bois inférieure ou égale à 12%, typique des structures situées dans des locaux chauffés.
• Classe de service 2 : Caractérisée par une température ambiante de 20°C et une humidité relative ambiante ne dépassant pas 85% plus de quelques semaines par an. Correspond à une humidité moyenne d’équilibre du bois inférieure ou égale à 20%, typique des charpentes abritées ou des murs ossatures bois soumis aux variations hygrométriques.
• Classe de service 3 : Caractérisée par des conditions climatiques conduisant à des humidités plus élevées, avec une humidité moyenne d’équilibre du bois supérieure à 20% pour des durées non négligeables.

 Durabilité et Résistance aux Éléments

Le bois est un matériau millénaire qui a prouvé sa durabilité à travers les siècles. Il résiste bien aux charges cycliques comme celles dues au vent ou aux séismes, et de nombreux bâtiments en bois anciens sont encore debout aujourd’hui. La résistance mécanique du bois varie en fonction de facteurs tels que la direction et la durée du chargement, la densité, le taux d’humidité, l’essence et les défauts naturels (nœuds).

 Conclusion

L’ossature bois, souvent sous-estimée, offre une solidité et une durabilité remarquables. Grâce à ses propriétés mécaniques uniques et à sa capacité d’adaptation aux sollicitations, le bois s’impose comme un matériau de choix pour les constructions modernes. Pour découvrir comment intégrer ces avantages dans vos projets, contactez LES CHÊNAIES, votre expert en construction bois.