Optimisation of the design of timber structures subjected to humidity
Optimisation du dimensionnement des structures en bois en fonction de l'humidité
Résumé
The use of wooden elements in construction has strengths in terms of innovative structures and environmental issues. But this material is sensitive to climatic variations (temperature, relative humidity). Its mechanical properties can be modified or even altered in use and induce disorders in the structures. Although observed disorders may be related to design errors, this sensitivity to moisture can be a barrier to the use of wood in construction. To take into account this sensitivity to climatic variations, Eurocode 5 considers three classes of service defined in relation to external climatic conditions. These classes of service induce at the level of the dimensionnement rules of the correction coefficients for the mechanical properties, the creep laws. However these classes of service do not take into account the structural typologies, the species of structures and the measurements of the wood moisture at depth of structure(function of wood anisotropy and the kinetic of the humidity transfer) and therefore may seem restrictive. To promote the use of wood in construction, it is necessary to better specify how climatic variations, depending on the species and type of products can impact the strength of wood structures. In addition, current dimensionnement methods that are sometimes too safe because of lack of knowledge do not allow wood to position itself in the market at its true value. The wood construction sector and its evaluation center such as CSTB are working on the development of advanced dimensionnement methods. The thesis propose to optimize the calculation methods according to the humidity transfer of the wood sections.
L'utilisation du bois dans la construction présente des atouts en termes de structures innovantes et d'enjeux environnementaux. Mais ce matériau est sensible aux variations climatiques (température, humidité relative) et ses propriétés mécaniques peuvent être modifiées, voire altérées en condition d'usage et induire des désordres dans les structures. Même si des désordres observés peuvent être liés à des erreurs de conception, cette sensibilité à l'humidité peut constituer un frein à l'utilisation du bois dans la construction. Pour tenir compte de cette sensibilité aux variations climatiques, l'Eurocode bois considère trois classes de service définies par rapport aux conditions climatiques extérieures. Ces classes de service induisent au niveau des règles de dimensionnement des coefficients correcteurs pour les propriétés mécaniques, les lois de fluage. Cependant ces classes de service ne prennent pas en compte les typologies structurelles, les essences utilisées et les mesures de l'humidité du bois en profondeur (fonction de l'anisotropie du bois et de la cinétique des transferts de l'eau liée) et donc peuvent paraître restrictives. Pour favoriser l'utilisation du bois dans la construction, il apparait alors nécessaire de mieux préciser comment les variations climatiques, en fonction des essences, des produits dérivés peuvent impacter la tenue des structures en bois. Par ailleurs, les méthodes actuelles de dimensionnement parfois trop sécuritaires faute de connaissances ne permettent pas au bois de se positionner sur le marché à sa juste valeur. La filière construction bois et les acteurs de son évaluation tels que le CSTB travaillent conjointement au développement de méthodes avancées de dimensionnement. Sur le modèle de ce qui est fait pour le dimensionnement en situation d'incendie, Le laboratoire Navier et le CSTB proposent cette action visant à optimiser les méthodes de calculs selon les humidités des sections bois.
Origine : Version validée par le jury (STAR)