Le bois dans la construction

Le bois est utilisé depuis des milliers d'années comme matériau de construction et reste aujourd'hui l'un des matériaux les plus utilisé, notamment en Amérique du Nord où la grande majorité des habitations sont construites en bois.

Ce matériau présente de nombreux avantages :

• Résistance à la traction : le bois est exceptionnellement léger en proportion de sa résistance à la traction. Ainsi pour une même portée, une poutre en bois sera plus légère qu'une poutre en béton armé ou même en acier ;
• Propriétés thermiques : le bois ne se dilate pas avec la chaleur et possède un coefficient de conductivité thermique très faible, ce qui en fait un bon isolant naturel ;
• Esthétique : l'aspect naturel du bois ainsi que la variété des couleurs et textures propres à chaque essence permettent aux architectes d'exprimer pleinement leur créativité à travers ce matériau ;
• Résistance au feu : le bois est un matériau combustible, mais il brûle lentement. En cas d'incendie, une poutre en bois verra sa section diminuer très progressivement et résistera donc plus longtemps qu'une poutre en acier par exemple ;
• Écologie : le bois est une ressource naturelle et renouvelable qui, en comparaison avec l'acier et le béton, engendre un faible impact sur le climat. En effet, la fabrication des éléments en bois demande peu d'énergie et le CO2 atmosphérique capté par les arbres durant leur croissance est stocké dans le matériau de construction pendant des années.

Le bois présente néanmoins l'inconvénient d'être sensible à l'humidité. Il est donc essentiel de préserver une faible humidité dans les éléments de construction, sans quoi le développement de moisissures et champignons ainsi que la prolifération d'insectes xylophages sont quasi-inévitables. Par ailleurs un bois trop humide verra ses caractéristiques mécaniques se détériorer rapidement. A noter cependant que certains bois exotiques d'Amérique du Sud tels que le Massaranduba ou l'Itauba présentent des résistances élevées à l'humidité (classe 5 au sens de la norme NF EN 335).

Dans un projet de construction il convient de sélectionner une essence de bois adaptée aux conditions environnementales. En Europe la durabilité et la préservation du bois sont des domaines bien couverts par la normalisation et la réglementation. Ainsi la norme NF EN 335 définit 5 classes de bois en fonction de l'emploi.

Le bois est un matériau anisotrope : les résistances mécaniques sont maximales lorsque la sollicitation est orientée parallèlement à l’axe des fibres du bois et minimales lorsque la sollicitation est perpendiculaire aux fibres. A noter également que les propriétés mécaniques sont bien corrélées avec la densité du bois : plus la densité est élevée, meilleure est la résistance du bois.

La résistance d'une pièce en bois dépend de plusieurs facteurs, notamment du mode de sollicitation (traction, compression, flexion, ...), de l'inclinaison des sollicitations par rapport aux fibres (anisotropie), du degré d'humidité, de la durée du chargement et bien entendu de la nature du bois (essence et qualité).

Les caractéristiques de résistance du bois utilisées pour les calculs à l'Eurocode 5 sont données dans la norme NF EN 338. Celles-ci dépendent de la classe de résistance du bois dont la désignation commence par la lettre C pour les bois résineux et D pour les bois feuillus.

Notations :

• Contrainte de flexion : f_m,k
• Contrainte de traction axiale : f_t,0,k
• Contrainte de traction transversale : f_t,90,k
• Contrainte de compression axiale : f_c,0,k
• Contrainte de compression transversale : f_c,90,k
• Contrainte de cisaillement : f_v,k
• Module d'élasticité axiale : E_0,mean
• Module d'élasticité caractéristique : E_0,05
• Module d'élasticité transversale : E_90,mean
• Module moyen de cisaillement : G_mean
• Masse volumique caractéristique : ρ_k
• Masse volumique moyenne : ρ_mean