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

Ludovic Resch

Description

Sous la direction de Pascal Triboulot, Antonio Pizzi
Thèse soutenue le 12 novembre 2009: Nancy 1
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
-Poutres à connexions imparfaites
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
-Layered timber beam
-Composite beams with interlayer slip
Source: http://www.theses.fr/2009NAN10142/document

Informations

• Publié par: Thesee
• Nombre de lectures: 417
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 15 Mo

Extrait

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UNIVERSITÉ
HENRI POINCARÉ – NANCY 1
École Nationale Supérieure des Technologies et Industries du Bois
Laboratoire d'Études et de Recherche sur le Matériau Bois
École doctorale : Ressources Produits Procédés Environnement.
Discipline : Sciences du bois et des fibres
THÈSE CIFRE portée par le CRITT Bois et le Conseil Général des Vosges
pour obtenir le grade de
DOCTEUR de l'UNIVERSITÉ HENRI POINCARÉ – NANCY 1
présentée par


Ludovic RESCH
Ingénieur ENSTIB


DÉVELOPPEMENT D’ÉLÉMENTS DE CONSTRUCTION EN BOIS DE PAYS
LAMELLÉS ASSEMBLÉS PAR TOURILLONS THERMO-SOUDÉS


    

Composition du Jury :

Rapporteurs
Robert LE ROY : HDR – Chargé de recherches de l’unité de recherche NAVIER L CP– C – École des Ponts et Chaussées
Patrick RACHER : HDR – Maître de Conférences – Polytech. CLERMONT-FERRAND – Directeur R&D AUBRILAM
Examinateurs
Jean-Michel LEBAN : Directeur de recherches – INRA – LERFOB, Président du jury
Pascal TRIBOULOT : Professeur ENSTIB – UHP NANCY, Directeur de thèse
Jean-François BOCQUET : Maître de Conférences ENSTIB – UHP NANCY, Codirecteur de thèse
Antonio PIZZI : Professeur ENSTIB – UHP NANCY, Codirecteur de thèse

    


À ma mère,
À mon père,
À mon frère et à ma sœur,

À toutes les personnes qui m’ont soutenu.







“Beware the Jabberwock, my son!
The jaws that bite, the claws that catch!
Beware the Jubjub bird, and shun
The frumious Bandersnatch!"
[Lewis CARROLL, Jabberwocky (1872)]






“As he approaches completion of his dissertation,
time approaches infinity”
[John MADDEN, Proof (2005)]

Version : 2010-10-10 18:26




UNIVERSITÉ
HENRI POINCARÉ – NANCY 1
École Nationale Supérieure des Technologies et Industries du Bois
Laboratoire d'Études et de Recherche sur le Matériau Bois
École doctorale : Ressources Produits Procédés Environnement
Discipline : Sciences du bois et des fibres
THÈSE CIFRE portée par le CRITT Bois et le Conseil Général des Vosges
pour obtenir le grade de
DOCTEUR de l'UNIVERSITÉ HENRI POINCARÉ – NANCY 1
présentée par


Ludovic RESCH
Ingénieur ENSTIB


DÉVELOPPEMENT D’ÉLÉMENTS DE CONSTRUCTION EN BOIS DE PAYS
LAMELLÉS ASSEMBLÉS PAR TOURILLONS THERMO-SOUDÉS


    

Composition du Jury :

Rapporteurs
Robert LE ROY : HDR – Chargé de recherches de l’unité de recherche NAVIERLCP –C – École des Ponts et Chaussées
Patrick RACHER : HDR – Maître de Conférences – Polytech. CLERMONT-FERRAND – Directeur R&D AUBRILAM
Examinateurs
Jean-Michel LEBAN : Directeur de recherches – INRA – LERFOB, Président du jury
Pascal TRIBOULOT : Professeur ENSTIB – UHP NANCY, Directeur de thèse
Jean-François BOCQUET : Maître de Conférences ENSTIB – UHP NANCY, Codirecteur de thèse
Antonio PIZZI : Professeur ENSTIB – UHP NANCY, Codirecteur de thèse

    






























REMERCIEMENTS
Ce travail a été financé sous la forme d’une thèse CIFRE, portée par le CRITT Bois et le Conseil Général des
Vosges. Ce travail a été réalisé dans les locaux dENe l’STIB, du LERMAB et du CRITT Bois à EPINAL dans les VOSGES.
Avant tout, je souhaite remercier Jean-François « Bill » BOCQUET, Maître de conférences à l’ENSTIB, pour
avoir accepté de me diriger et de m’avoir guidé dans cette recherche. Son soutien incoionndel, it sa vision
exceptionnelle du domaine de la construction, ses idées originales sans limite, sa confiance sans borne et son
infinie patience, m’ont permis d’avoir une personne remarquable sur qui compter tout au long de ce , teravait cella
m’a permis d’apprendre énormément à ses côtés. Je lui dois tout ce travail, également la rédaction du mémoire
aussi, je lui témoigne toute ma reconnaissance. Ce manuscrit lui doit beaucoup, par le temps qu’il y a consacré et la
qualité de ses remarques toujours pertinentes et constructives. Je tiens aussi à remercier sa femme, Marianne,
pour avoir été toujours attentive, présente et de ses très bonnes idées pour égayer le quotidien. Je la remercie
également pour avoir « éradiqué » toutes les fautes de français. Un p’tit coucou et un merci à leur fille, Fantine,
pour avoir su inonder de son sourire chaque instant en sa présence.
Je remercie Pascal TRIBOULOT, Professeur et Directeur de l’ENSTIB, d’avoaccir epté de me donner
l’opportunité de réaliser cette thèse edt e sa confiance en moi pour ce travail. Je tiens également à le remercier
sincèrement pour m’avoir aidé, malgré les incompatibilités informatiques et autres, pour la rédaction du manuscrit
et d’avoir pris de son temps précieux.
Je remercie également Antonio PIZZI, Professeur à l’ENSTIB, de m’avoir également apporté son appui pour
l’autre face de la recherche.
Je remercie Jean Michel LEBAN, Directeur de recherche de l’INRA à CHAMPENOU, d’avoir accepté d’être le
Président du Jury et d’être particulièrement ouvert sur les travaux réalisés.
Je remercie Robert LE ROY, HDR et Chargé de recherches de l’unité de recherche NAVIER au LCPC, d’avoir
rapporté mon mémoire de thèse, de ses remarques pertinentes et judicieuses, et d’être indulgent pour la manière
dont la fin de rédaction était menée.
Je remercie Patrick RACHER, HDR et Directeur R&D d’AUBRILAM à CLERMON-FERRAD NT, d’avoir aussi
accepté de rapporter mon manuscrit et d’être ouvert sur l’aspect environnemental du sujet .
Je remercie le CRITT Bois pour m’avoir accueilli et montré l’aspect industriel, ainsi que d’avoir financé avec le
Conseil Général des VOSGES les travaux et notamment la machine prototype. Je tiens à remercier l’ensemble du
personnel du CRITT bois, ancien et nouveau, toujours présent pour toutes mes interrogations, particulièrement
Jérémie BOUCHER, Philippe THIRIET, Stéphane OHNIMUS, Christophe VAUCOURT et Ludovic GIUDICI.
Ce travail n’aurai t jamais pu aboutir sans l’aide sincère et constante des techniciens, notamment Stéphane
AUBERT, Gislain COLLIGNON, Dominique DEHARBE, Jean-Jacques BALLAND…
Je remercie l’équipe enseignante ainsi que l’équipe administrative pour toute l’ai etd e les réponses à mes
questions et Christine FIVET pour toute sa gaiété.
Je remercie également l’ensemble des élèves doctoras nett chercheurs pour avoir su