BE1019343A3 - Produit de construction a base de bambou ou de bois de haute performance et procede de fabrication. - Google Patents

Abstract

Produit de construction de type poutre ou colonne, comprenant des planches d'un matériau fibreux, disposées en strates (10,10',10'') ainsi formant un empilement (1), caractérisé en ce que chaque strate comprend une succession de planches (101,101',101'') de manière à réaliser des aboutements (102) dans ladite strate (10) et caractérisé en ce que pour chaque groupe de deux strates contigües, les aboutements d'une strate sont disposés de manière décalée par rapport aux aboutements de l'autre strate, telle que la distance longitudinale entre chaque aboutement (102) de l'une strate (10) et chaque aboutement (102') de l'autre strate (10') est supérieure ou égale à six fois l'épaisseur de ladite strate. (Figure 1).

Description

PRODUIT DE CONSTRUCTION A BASE DE BAMBOU OU DE BOIS DE HAUTE PERFORMANCE ET PROCEDE DE FABRICATION

[0001] La présente invention se rapporte à un produit de construction, du type poutre ou colonne, comportant plusieurs strates réalisées à partir d'un matériau essentiellement constitué de bambou et/ou de bois de haute performance. La présente invention se rapporte également à un procédé de fabrication d’un tel produit.

[0002] La présente invention vise à améliorer la technologie connue du bois lamellé-collé. Cette technologie permet de réaliser des produits structurels de construction de type poutre ou colonne, à partir de planches en bois. Les planches sont accolées et empilées, accessoirement mises sous pression, ainsi formant une structure solidarisée.

[0003] Des produits ayant une longueur plus importante que la longueur des planches constituant le produit sont possibles, grâce à la technique connue du «finger jointing». Les abouts des planches sont pourvus d'entailles (ou dentures) multiples, pratiquées selon la direction transversale suivant 1'épaisseur de la planche. Les planches sont ensuite aboutées et raccordées par engrenage des entailles. Les planches raccordées au niveau de l'aboutement forment ainsi une lamelle (ci après appelée strate) du produit lamellé-collé. Elles sont ensuite empilées et accolées afin de constituer le produit final, dit «lamellé-collé».

[0004] Le raccord par entailles multiples peut constituer un point de faiblesse pour la transmission des efforts au travers de ladite lamelle pour des bois présentant de hautes résistances mécaniques. En général, ce raccord est accepté par les organismes de certification jusqu'à une limite de résistance en flexion d'environ 30 MPa (déterminé suivant un essai de flexion 4 points). La technique du « finger jointing » est validée lorsque la rupture se présente dans le bois. Pour cette raison, des types de bois de performance moyenne (par exemple C18, C20, C24 définis dans EN 338 « Bois de structure, Classes de résistance ») sont utilisés, présentant une contrainte de flexion caractéristique inférieure ou égale à 30 MPa. Au-delà de cette limite, la rupture se présente généralement dans l'aboutement empêchant ainsi la valorisation des avantages mécaniques des bois de haute performance et par conséquent l'obtention de produits structurels à base de bois lamellé-collé plus performants.

[0005] Néanmoins, il existe des espèces de bois significativement plus performantes. En outre, il est connu que les performances mécaniques de certains matériaux constitués de fibres naturelles tels que le bambou ou le rotin sont en général largement supérieures (typiquement plus du double) à celles du bois.

[0006] La présente invention vise à fournir une solution à ce problème de 1'art antérieur en fournissant un produit de construction, à base de la technologie lamellé-collé, ayant des performances mécaniques nettement supérieures à celles des produits réalisés selon la technologie lamellé-collé de l'art antérieur, et fabriqué à partir de matériaux fibreux essentiellement constitués de fibres naturelles, tels que le bois de haute performance et le bambou. La présente invention vise également à fournir un procédé pour la fabrication d'un tel produit de construction.

[0007] La présente invention vise donc à fournir un produit de construction de type structurel, pour des applications comme poutre ou colonne.

[0008] Selon la présente invention, un produit de construction et un procédé pour la fabrication d'un tel produit sont décrits tel que repris dans les revendications annexées.

[0009] Selon un premier aspect de la présente invention, un produit de construction est prévu, comprenant des planches fabriquées à partir d'un matériau fibreux essentiellement constitué de fibres naturelles. Le produit de construction est avantageusement de type poutre ou colonne.

[0010] De préférence, le matériau est (essentiellement) constitué de (fibres de) bambou. Alternativement, le matériau est (essentiellement) constitué de bois, de préférence de bois de haute performance. Le matériau peut être constitué d'un mélange de bambou et de bois.

[0011] De préférence, ledit matériau a des performances mécaniques supérieures ou égales à des bois de type C35 tels que définis dans EN 338 « Bois de structure, Classes de résistance ». De préférence, le matériau a une résistance caractéristique à la traction axiale (selon EN 338) supérieure ou égale à 20 MPa, de préférence supérieure ou égale à 25 MPa.

[0012] De préférence, les planches ont une forme longitudinale avec deux extrémités, les planches ayant donc une longueur plus importante que la largeur et que l'épaisseur. De préférence, les planches sont de section rectangulaire, les planches ayant donc une largeur plus importante que l'épaisseur.

[0013] Les planches sont disposées en strates, qui sont solidarisées et disposées de manière à former un empilement. Le produit de construction est caractérisé en ce que chaque strate comprend (et de préférence est constitué de) une succession de planches disposées selon la direction longitudinale desdites planches, de manière que les extrémités de planches successives se présentent face à face, réalisant ainsi des aboutements dans ladite strate. Le produit de construction est en outre caractérisé en ce que pour chaque couple (groupe de deux) de strates contiguës, les aboutements d'une strate sont disposés de manière décalée par rapport aux aboutements de 1'autre strate, de sorte que la distance longitudinale entre chaque aboutement d'une strate et chaque aboutement de l'autre strate est supérieure ou égale à six fois l'épaisseur de ladite strate.

[0014] Cette disposition des planches et des aboutements permet, en usage, un transfert des contraintes de traction d'une planche à la planche successive par pontage. Les contraintes de traction sont reprises par des contraintes de cisaillement, qui contournent 1'aboutement. L'effet est d'annuler les contraintes de traction au niveau de 1'aboutement.

[0015] En utilisant cette disposition des planches, on obtient l'avantage qu'il n'est plus nécessaire de prendre en considération la faiblesse des aboutements lors du dimensionnement du produit (de l'empilement) dans une structure. Les parties en traction de l'empilement peuvent donc avantageusement être dimensionnées en utilisant la résistance caractéristique à la traction axiale du matériau des planches, supérieure ou égale à 2 0 MPa en considérant la partie de la section en traction diminuée d'une strate (notamment la strate de transfert). Les parties en compression de l'empilement peuvent avantageusement être dimensionnées en utilisant la résistance caractéristique à la compression axiale en considérant l'entièreté de la partie de la section en compression.

[0016] Le dimensionnement de produits selon la présente invention est de préférence effectué suivant la norme EUROCODES 5.

[0017] Les valeurs des résistances caractéristiques sont de préférence déterminées suivant la norme EN 338.

[0018] De préférence, ledit décalage des aboutements d'une strate se présente par rapport aux aboutements de deux strates contiguës de part et d'autre. Donc, les aboutements de chaque strate sont décalés de ladite distance longitudinale par rapport aux aboutements de deux strates contiguës de part et d'autre. De préférence, ledit décalage des aboutements d'une strate se présente par rapport aux aboutements de trois strates contiguës de part et d'autre. Donc, les aboutements de chaque strate sont décalés de ladite distance longitudinale par rapport aux aboutements de trois strates contiguës de part et d'autre.

[0019] De préférence, ladite distance longitudinale est supérieure ou égale à six fois 11 épaisseur de ladite strate.

[0020] De préférence, lesdites planches sont constituées de lamelles de bambou (lamelles comprimées et collées) . De préférence, les lamelles sont essentiellement disposées selon la direction longitudinale de la planche et ont essentiellement la même longueur que la planche.

[0021] De préférence, l'empilement comprend des strates ayant des épaisseurs différentes.

[0022] De préférence, les planches d'au moins une strate dudit empilement sont fabriquées à partir d'un matériau différent du matériau des planches d'une autre strate.

[0023] De préférence, l'empilement comprend au maximum un aboutement d'une strate quelconque dans chaque coupe transversale perpendiculaire à 1'axe longitudinal de la strate.

[0024] De préférence, les planches d'une même strate sont disposées sans raccord physique ou chimique entre leurs extrémités. Un raccord n'est avantageusement pas nécessaire grâce au pontage des contraintes et, par conséquent, l'annulation des contraintes de traction au niveau de 1'aboutement.

[0025] De préférence, lesdites strates sont solidarisées à l'aide d'une matière adhésive.

[0026] De préférence, de légères aspérités sont façonnées sur les surfaces longitudinales de collage des strates. Contrairement aux préconisations de l'art antérieur de pratiquer un rabotage de ces surfaces, l'augmentation de la rugosité permet, pour certaines espèces de bois et bambou, une meilleure capacité de résistance en cisaillement du joint de collage. Les aspérités se présentent de préférence à une interdistance caractéristique comprise entre 0,05 mm et 10 mm.

[0027] Alternativement, les surfaces longitudinales de collage des planches sont pourvues d'encoches. Les encoches sont de préférence orientées selon la direction longitudinale des planches. Alternativement, elles peuvent être orientées selon une direction perpendiculaire à la direction longitudinale. Les encoches ainsi créées permettent avantageusement d'améliorer la capacité de résistance en cisaillement des joints de collage longitudinaux entre deux strates. Ce traitement de surface occasionne simultanément une augmentation de la surface de collage, une meilleure adhérence mécanique de l'agent adhésif et un plan de rupture comprenant pour partie le joint de collage et pour autre partie le matériau de base.

[0028] De préférence, le produit de construction selon la présente invention comprend en outre un ensemble de strates lamellées-collées. Ledit ensemble est solidarisé à 11 empilement.

[0029] De préférence, la direction transversale suivant la largeur des strates dudit ensemble est perpendiculaire à la direction transversale suivant la largeur des strates de l'empilement et la direction longitudinale des strates dudit ensemble est parallèle à la direction longitudinale des strates de l'empilement.

[0030] De préférence, le produit de construction selon la présente invention a une section transversale de forme I ou T, dans laquelle ledit empilement constitue au moins une partie rectangulaire.

[0031] Selon un deuxième aspect de la présente invention, un produit de construction est prévu, comprenant des planches fabriquées à partir d'un matériau fibreux essentiellement constitué fibres naturelles. Le produit de construction est avantageusement de type poutre ou colonne.

[0032] De préférence, les planches ont une forme longitudinale avec deux extrémités, ayant donc une longueur plus importante que la largeur et que l'épaisseur. De préférence, les planches sont de section rectangulaire, les planches ayant donc une largeur plus importante que 11 épaisseur.

[0033] De préférence, ledit matériau a des performances mécaniques supérieures ou égales à des bois de type C35 tels définis dans EN 338 « Bois de structure, Classes de résistance ». De préférence, le matériau a une résistance caractéristique à la traction axiale (selon EN 338) supérieure ou égale à 20 MPa, de préférence supérieure ou égale à 25 MPa.

[0034] Les planches sont disposées en succession selon la direction longitudinale desdites planches, de manière que les extrémités de planches successives se présentent face à face, réalisant ainsi des aboutements. Une telle succession de planches sera désignée par le terme strate. Plusieurs strates peuvent être superposées de manière à former un empilement. Le produit selon ce deuxième aspect de 1'invention donc comprend au moins une strate de planches disposées en succession.

[0035] Le produit de construction est caractérisé en ce que les planches d'une même strate sont de préférence solidarisées par raccord mécanique constitué à l'aide d’entailles multiples. Les entailles multiples sont pourvues sur les extrémités des planches.

[0036] Les extrémités des planches sont de préférence orientées selon un plan, dit d'orientation, qui peut être orienté selon une des orientations suivantes ou une quelconque combinaison possible des orientations suivantes.

[0037] De préférence, le plan d'orientation des extrémités des planches est parallèle à la direction (l'axe) transversale de la planche suivant l'épaisseur.

[0038] En considérant un premier plan de référence parallèle à l'axe transversal suivant l'épaisseur de la planche et parallèle à l'axe longitudinal de la planche, de préférence, le plan d'orientation des extrémités des planches est oblique au premier plan de référence sous un angle compris entre 10° et 80°, de préférence entre 20° et 70°. Cet angle se réfère à l'angle mesuré dans un plan perpendiculaire à l'intersection du plan d'orientation avec le premier plan de référence.

[0039] De préférence, le plan d'orientation des extrémités des planches est parallèle à la direction (l'axe) transversale de la planche suivant la largeur.

[0040] En considérant un deuxième plan de référence parallèle à l'axe transversal suivant la largeur de la planche et parallèle à l'axe longitudinal de la planche, de préférence, le plan d'orientation des extrémités des planches est oblique au deuxième plan de référence sous un angle compris entre 10° et 80°, de préférence entre 20° et 70°. Cet angle se réfère à l'angle mesuré dans un plan perpendiculaire à l'intersection du plan d'orientation avec le deuxième plan de référence.

[0041] De préférence, les entailles multiples sont parallèles à l'intersection du plan d'orientation des extrémités de planches avec le premier plan de référence. Alternativement, les entailles multiples sont parallèles à l'intersection du plan d'orientation des extrémités de planches avec le deuxième plan de référence.

[0042] De préférence, l'empilement comprend un premier groupe d'extrémités de planches orientées selon un premier plan d'orientation et un deuxième groupe d'extrémités de planches orientées selon un deuxième plan d'orientation. Les deux plans d'orientation sont obliques au premier ou deuxième plan de référence sous un angle de grandeur égale, mais de sens inverse. De préférence une même planche peut comprendre une extrémité du premier groupe et une extrémité du deuxième groupe. Alternativement, les strates de l'empilement comprennent en alternance des extrémités du premier groupe et des extrémités du deuxième groupe.

[0043] Selon un troisième aspect de la présente invention, un produit de construction est prévu selon le premier aspect de la présente invention et comprenant en combinaison un ou plusieurs éléments du produit de construction selon le deuxième aspect de la présente invention. Alternativement, un produit de construction est prévu selon le deuxième aspect de la présente invention et comprenant en combinaison un ou plusieurs éléments du produit de construction selon le premier aspect de la présente invention. Comme les raccords mécaniques entre planches successives selon la présente invention permettent un transfert plus important des efforts de traction directement à travers des aboutements, la distance minimale de décalage des aboutements de strates contiguës peut avantageusement être choisie inférieure à six fois l'épaisseur de la planche. La distance minimale de décalage est de préférence trois fois l'épaisseur de planche, ou de préférence quatre fois l'épaisseur de planche.

[0044] Selon un quatrième aspect de la présente invention, un procédé pour la fabrication d'un produit de construction est prévu. Dans une première étape du procédé, des planches d'un matériau fibreux essentiellement constitué de fibres naturelles, tel que le bambou ou le bois, sont pourvues. Le matériau a une résistance caractéristique à la traction axiale supérieure ou égale à 20 MPa (selon EN 338). Ensuite, une longueur minimale Lv de transfert des efforts de traction d'une planche à la planche successive par pontage est déterminée. Ce transfert des efforts de traction se réalise en faisant reprendre les contraintes de traction par des contraintes de cisaillement. Successivement, une valeur minimale de décalage correspondant au maximum entre Lv et six fois l'épaisseur des planches est déterminée. Ci-après, une strate est réalisée en disposant plusieurs desdites planches en succession en direction longitudinale, de manière à présenter les extrémités de planches successives face à face, ainsi formant des aboutements. Finalement, plusieurs desdites strates sont disposées et solidarisées de manière à former un empilement destiné à constituer au moins une partie du produit de construction. La disposition des planches s'effectue de telle sorte que, pour chaque couple de strates contiguës, la distance longitudinale entre chaque aboutement de planches d'une strate et chaque aboutement de planches de l'autre strate est supérieure ou égale à ladite valeur minimale de décalage.

[0045] De préférence, la longueur minimale Lv est déterminée selon l'équation :

avec : ft la valeur de la résistance caractéristique à la traction axiale du matériau de la planche, - h l'épaisseur de la planche, - kSh un coefficient de non uniformité des contraintes de cisaillement, ayant une valeur entre 0,5 et 1, tv la contrainte de cisaillement initialement présente dans le plan de transfert, telle que calculée par la théorie de résistance des matériaux pour le matériau de la planche et fv la valeur de la résistance caractéristique au cisaillement du matériau de la planche.

[0046] De préférence, les strates sont formées en disposant les planches sans raccord physique ou chimique entre leurs extrémités.

[0047] Alternativement, les extrémités des planches sont pourvues d'entailles multiples telles que mentionnées dans le deuxième aspect de la présente invention.

Brève description des figures

[0048] La figure 1 représente une poutre selon un exemple d'une forme d'exécution de la présente invention, en vue latérale et de face (B-B). Les strates, ainsi que la disposition des planches y sont visibles.

[0049] La figure 2 représente un exemple d'une forme d'exécution d'un schéma d'assemblage d'une poutre selon la présente invention. La poutre est représentée en vue latérale.

[0050] Les figures 3A-E représentent cinq configurations d'extrémités (abouts) de planche avec entailles multiples pratiquées en direction de l'épaisseur (h) ou en direction de la largeur (w) des planches, pour permettre 1'aboutement ou la connexion entre deux planches successives.

[0051] Les figures 4A et B représentent respectivement un exemple de faces longitudinales crantées de planche (ou bloc) avec les encoches orientées suivant la direction longitudinale ou perpendiculairement à cette direction.

[0052] Les figures 5A et B représentent une implémentation de l'empilement selon la présente invention dans deux orientations différentes.

[0053] La figure 6 représente un produit de construction ayant une section de forme I. Le produit est constitué d'empilements de strates de planches pratiqués selon une direction horizontale.

Description détaillée de 11 invention

[0054] La matière première de base du produit de construction de la présente invention est de préférence le bambou. Alternativement, la matière première de base peut être le rotin.

[0055] La matière première de base du produit de construction de la présente invention peut être le bois de haute performance.

[0056] On entendra par haute performance, une matière ayant des performances mécaniques supérieures ou égales à des bois de type C35 tels que définis dans EN 338 « Bois de structure, Classes de résistance ». Les matériaux mentionnés ci-dessus sont des matériaux fibreux, essentiellement constitués de fibres naturelles.

[0057] Les planches de bambou sont de préférence formées de lamelles de bambou disposées parallèlement à la direction longitudinale de la planche. De préférence, donc, l'orientation axiale des lamelles coïncide essentiellement avec l'axe longitudinal de la planche. Les lamelles ont de préférence (toutes) une longueur égale à la longueur de la planche. Ceci permet de mieux exploiter les performances mécaniques du bambou.

[0058] Les planches de bambou ont de préférence une masse volumique comprise entre 6 00 kg/m3 et 13 00 kg/m3, de préférence entre 1000 kg/m3 et 1300 kg/m3, de préférence entre 1050 kg/m3 et 1300 kg/m3.

[0059] Alternativement, des planches de bois de haute performance peuvent être utilisées dans le produit de construction selon la présente invention. Ces bois de haute performance peuvent être de classe (en résineux) C35, C40, C45, C50 et supérieure. Ils peuvent être de classe (en feuillus) D35, D40, D50, D60, D70 et supérieure. Les classes sont définies dans EN 338 « Bois de structure, Classes de résistance ».

[0060] Selon un premier aspect de la présente invention, un produit de construction est prévu. Le produit de construction est davantage utilisé pour des applications structurelles, comme poutre ou colonne. Dans la suite de la description, ledit produit de construction sera désigné par le terme «poutre».

[0061] Le produit de construction comprend plusieurs planches fabriquées à partir d'un ou plusieurs des matériaux décrits ci-dessus (bambou et/ou bois de haute performance).

[0062] Dans la présente invention, le terme «planche» se réfère à un matériau qui présente des caractéristiques mécaniques essentiellement uniformes et continues tout le long du matériau.

[0063] De préférence, les planches sont de forme longitudinale, ayant donc une longueur plus importante que la largeur et que l'épaisseur. De préférence, la largeur est plus importante que l'épaisseur (les planches ont une section rectangulaire). Les planches ont de préférence une longueur comprise entre 1 m et 12 m, de préférence entre 1,5 m et 12 m, de préférence entre 2,5 m et 12 m.

[0064] De préférence, l'épaisseur des planches est comprise entre 5 mm et 150 mm, de préférence entre 10 mm et 100 mm, de préférence entre 20 mm et 70 mm.

[0065] De préférence, la largeur des planches est comprise entre 5 cm et 50 cm, de préférence entre 10 cm et 30 cm, de préférence entre 13 cm et 25 cm.

[0066] La disposition des planches dans la poutre est décrite à l'aide de la figure 1. Lesdites planches 101 sont disposées en plusieurs strates 10 et solidarisées, formant ainsi un empilement 1 (montré en vue latérale et en vue frontale, section B-B). La strate 10 a une largeur correspondante à la largeur d'une planche 101 et une épaisseur correspondante à l'épaisseur d'une planche 101. L'empilement 1 est donc constitué d'une seule file de strates 10, 10'. Les strates peuvent être assemblées par des techniques connues, avantageusement par collage. Elles peuvent alternativement, ou en addition être solidarisées par des moyens mécaniques d'assemblage, de type tige, comme des vis, des clous, des tirefonds ou similaires.

[0067] Selon la présente invention, chaque strate 10 comprend plusieurs planches 101, 101', 101' 1 disposées bout à bout, selon la direction longitudinale des planches. Dans chaque strate 10, les planches sont disposées l'une après l'autre, avec leurs extrémités (leurs abouts) face à face.

[0068] Afin de pouvoir exploiter au maximum les performances supérieures de ces matériaux de haute performance dans la poutre, la disposition des planches dans les strates de l'empilement est de telle manière, comme il sera décrit, que les contraintes puissent contourner le point de faiblesse formé par l'aboutement 102 de deux planches successives dans une même strate.

[0069] Selon un aspect de la présente invention, les strates soumises à des contraintes de traction ne transmettent pas ces efforts d'une planche 101 à l'autre 101' directement par l'aboutement 102, mais par contournement de celui-ci. Ces efforts de traction dans la planche 101 génèrent des contraintes de cisaillement dans l'interface 19 entre deux strates 10 et 10'. Ce cisaillement est compensé par un . effort de traction supplémentaire repris dans la strate 10'. Au-delà de l'aboutement, cet effort traverse à nouveau l'interface 19 par cisaillement pour générer un effort de traction dans la planche 101’. Et vice-versa. Cet effet est représenté par les flèches dans la figure 1.

[0070] Ce principe s'avère utile surtout pour les strates soumises, en usage, à des efforts de traction. Dans des strates soumises, en usage, à des efforts de compression, le problème en principe ne se pose pas. Dans ce dernier cas, les efforts de compression peuvent être transmis directement au travers de 1'aboutement entre deux planches successives.

[0071] La reprise des efforts de traction par des efforts de cisaillement ne peut se faire qu'à condition que les extrémités (abouts) de planches et les aboutement s correspondants présents dans les strates contiguës soient décalées par rapport à la strate dans laquelle l'on souhaite que l'aboutement 102 soit contourné. Cette condition peut être atteinte par une disposition décalée des planches selon la direction longitudinale et ceci pour une ou plusieurs strates contiguës (adjacentes).

[0072] Le décalage des planches dans une strate par rapport à la disposition des planches dans les strates adjacentes tient de préférence compte de la longueur nécessaire pour s'assurer que la reprise des contraintes de traction par des contraintes de cisaillement peut avoir lieu.

[0073] La longueur minimale de décalage Lv pourrait être déterminée comme suit. Considérons la capacité de résistance en traction en état limite Rt dans une strate 10 :

avec : - ft la valeur de la résistance en traction (limite de contrainte) du matériau de la planche et - Ap la section transversale d'une planche (strate), Ap étant égale à l'épaisseur (hauteur) h de la planche multipliée par la largeur w de la planche.

[0074] Cette capacité de résistance en traction Rt en transit vers la strate de pontage 10' génère une contrainte de cisaillement rtr tel que :

avec : - Av la surface minimale de transfert des efforts de cisaillement étant égale à la largeur w de la planche multipliée par la longueur minimum de transfert Lv et - ksh un coefficient permettant de prendre en compte la non uniformité des contraintes de cisaillement. De préférence, k3h = 0,5. Dépendant du type de colle, l'état de la surface des planches et le type de matériau, ksh peut avoir une valeur entre 0,5 et 1.

[0075] Cette contrainte de cisaillement rtr vient s'additionner à la contrainte de cisaillement rv initialement présente à cet endroit. tv peut être calculée conformément à la théorie de la résistance des matériaux et considérant la poutre comme entièrement homogène (sans strates, ni aboutements).

[00763 Dès lors la détermination de Lv doit satisfaire à l'équation suivante : avec :

- fv la valeur de la résistance en cisaillement (limite de contrainte) du matériau de la planche.

[0077] Les valeurs ft et fv sont de préférence déterminées selon la norme ISO 8375 "Structure en bois lamellé-collé - Méthodes d'essai pour la détermination de certaines propriétés physiques et mécaniques" (2009-02-01). La valeur fv peut être déterminée selon la norme ISO 3347 "Détermination de la contrainte de rupture en cisaillement parallèle aux fibres" (1975-01-15).

[0078] Deux exemples de calcul de Lv suivent. Les deux exemples considèrent une poutre isostatique de longueur L, de largeur w et d'épaisseur (hauteur) h, chargée d'une charge P au milieu de la poutre (L/2) . Les planches ont une longueur 1, une largeur w et une épaisseur h.

[0079] Comme le démontre la théorie de la Résistance des Matériaux, l'équation générale des contraintes de cisaillement τ <Z) dans le cas d'une poutre de section rectangulaire s'exprime comme (z est l'axe selon la direction transversale suivant l'épaisseur, z = 0 au milieu de l'épaisseur) :

Par cette équation nous trouvons donc un minimum pour T (Z=H/2) = 0 et un maximum à la fibre neutre τ(ζ=0) = 3

Vz/ (2wH) .

[0080] Nous cherchons Lv pour les planches de la strate soumise aux contraintes de traction les plus importantes, notamment la strate la plus inférieure. Nous cherchons à identifier τν qui est la contrainte de cisaillement pour z=v avec v étant la distance de la fibre neutre à la fibre reprenant le transfert des efforts: v = H/2 - h. En remplaçant ce terme dans l'équation τ (z) nous obtenons :

ou

Nous pouvons alors remplacer V2 par -P/2 que nous avons trouver précédemment :

Dès lors nous connaissons la valeur de τν.

[0081] Nous pouvons dès lors identifier la longueur minimum Lv dans cette situation à partir de l'équation générale dont tous les autres termes sont connus :

et déduire 11 équation pour Lv :

[0082] Exemple 1:

Prenons le cas d'un matériau de haute performance : ft = 80 N/mm2 fv = 2 0 N/mm2 avec des planches de 5 mm d'épaisseur, un kSh = 0,5 , une poutre: L =15 m w =125 mm H = 600 mm, et une charge P = 100 kN.

Dès lors:

Ainsi :

correspondant à 40/5 = 8 fois l'épaisseur de la planche.

[0083] Exemple 2:

Prenons le cas 2 d'un bois de haute performance C40: ft = 24 N/mm2 fy = 3,8 N/mm2 avec des planches de 40 mm d'épaisseur, un ksh =0,5 , une poutre L =15 m w = 125 mm H =600 mm, et une charge P = 100 kN.

Dès lors:

Ainsi :

correspondant à 1800/40 = 45 fois l'épaisseur de la planche.

Il est bien entendu que Lv constitue la distance minimale de décalage et que, selon la situation, on peut choisir une valeur supérieure à celle calculé.

[0084] Dans les cas où la valeur de Lv résulte être inférieure à six fois l'épaisseur de la planche, il est préférable d'utiliser cette dernière valeur comme distance minimale de décalage.

[0085] Lv est aussi dépendante de la répartition non uniforme des contraintes de cisaillement sur cette longueur de transfert. Le coefficient ksh tient compte de ce phénomène qui est entre autre fonction du type de colle » utilisé, du matériau constitutif, de la rugosité des surfaces de collages, etc.

[0086] Comme le décalage est uniquement requis pour que les contraintes puissent contourner l'aboutement de deux planches, il est évident que, avantageusement, une 1 condition de décalage ne s'applique que pour les strates immédiatement contiguës à la strate de l'aboutement considéré.

[0087] Donc, dans l'empilement 1, les aboutements 102' des planches dans une strate 10' sont décalées dans la direction longitudinale de la strate par rapport aux aboutements 102 des planches de la strate 10 immédiatement contiguë d'une distance supérieure ou égale à Lv ou six fois l'épaisseur des planches.

[0088] Le décalage indiqué ci-dessus s'applique avantageusement uniquement à la partie de l'empilement de strates prévue, en usage, pour être mise en traction, car les strates en compression pourront toujours transférer les efforts directement au travers de l'aboutement, par exemple parce que les extrémités (abouts) des planches se touchent. Ledit décalage peut avantageusement être appliqué à l'empilement tout entier.

[0089] De préférence, pour chaque strate de l'empilement, la distance (mesurée en direction longitudinale de planche) entre chaque aboutement de deux planches dans ladite strate et les aboutements situés dans la (ou les) strate(s) immédiatement contiguë(s) à ladite strate est d'au moins six fois l'épaisseur h de ladite strate.

[0090] De préférence, les aboutements des planches (102) dans chaque couple de strates contiguës l'un à 1 ! autre de l'empilement, sont décalés d'une distance d'au moins 8 fois l'épaisseur (la hauteur) de planche, de préférence d'au moins 10 fois l'épaisseur, de préférence d'au moins 12 fois l'épaisseur des planches.

[0091] De préférence, pour chaque strate (10'') de l'empilement, les aboutements sont disposés de manière décalée selon la direction longitudinale de la strate par rapport aux aboutements de deux strates adjacentes de part et d'autre (notamment 10 et 10' d'une part et 10''' et 101V| d'autre part), le décalage étant d'une distance d'au moins six fois l'épaisseur h de la strate, de préférence d'au moins 8 fois l'épaisseur de la strate, de préférence d'au moins 10 fois l'épaisseur, de préférence d'au moins 12 fois 1'épaisseur.

[0092] De préférence, pour chaque strate de l'empilement, les aboutements sont disposés de manière décalée selon la direction longitudinale de la strate par rapport aux aboutements de trois strates adjacentes de part et d'autre, le décalage étant d'une distance d'au moins six fois l'épaisseur h de la strate, de préférence d'au moins 8 fois l'épaisseur de la strate, de préférence d'au moins 10 fois l'épaisseur, de préférence d'au moins 12 fois 1'épaisseur.

[0093] En considérant le décalage sur plusieurs strates, les contraintes de cisaillement reprenant les contraintes de traction peuvent avantageusement être réparties sur plusieurs strates. On considère que les effets de la reprise des contraintes de traction par des contraintes de cisaillement deviennent négligeables au delà de trois strates (d'une même épaisseur).

[0094] De préférence, les aboutements dans chaque couple de strates contiguës l'une l'autre sont distancés selon la direction longitudinale d'au moins 150 mm, de préférence, d'au moins 200 mm, de préférence d'au moins 240 mm.

[0095] Comme exemple, une méthode d'assemblage des strates est décrite, comme le montre la figure 2, et qui tient compte des contraintes de décalage des planches (et par conséquent des aboutements) indiquées ci-dessus.

[0096] Une première strate 11 est formée à partir d'une planche 108 de longueur L et en disposant les planches successives derrière elle en direction longitudinale. Une deuxième strate 12 est formée en dessus de la première strate 11 à partir d'une première planche coupée à demi de longueur L et en disposant successivement des planches de longueur L. Un décalage de % L est ainsi atteint par rapport aux planches de la première strate 11.

[0097] La troisième strate 13 est formée à partir d'une planche coupée à un quart de longueur L et en disposant successivement des planches de longueur L. Un décalage de % L est ainsi atteint par rapport aux planches de la première strate 11 et de % L relative aux planches de la deuxième strate 12.

[0098] La quatrième strate 14 est formée à partir d'une planche coupée à trois quarts de longueur L et en disposant successivement des planches de longueur L. Un décalage de % L est ainsi atteint par rapport aux planches de la première strate 11, de K L par rapport aux planches de la deuxième strate 12 et de ^ L par rapport aux planches de la troisième strate 13.

[0099] Les strates 11-14 sont empilées et solidarisées, par exemple accolées, réalisant un premier empilement. En disposant plusieurs empilements identiques à ce premier empilement, un empilement plus important peut être réalisé. Ce dernier empilement peut constituer une partie de la poutre, ou même la poutre tout entière.

[0100] Néanmoins, il est préférable de décaler chaque répétition (chaque empilement de quatre strates 11-14) d'une certaine distance afin d'éviter toute coïncidence d ' aboutements 102 à une même position longitudinale de la poutre.

[0101] De préférence, les aboutements de planches dans l'empilement sont donc tous décalés l'un par rapport à l'autre, dans la direction longitudinale des strates (de l'empilement). Ce décalage de tous les aboutements dans l'empilement est donc de préférence réalisé de telle sorte que chaque coupe de section transversale de l'empilement ne comprend qu'au maximum un aboutement de deux planches. Donc, à chaque position le long de la poutre se présente de préférence au maximum un aboutement de planches. Considérant l'entièreté des strates de l'empilement, les aboutements 102 de planches se présentent donc tous à des positions différentes (distinctes) le long de l'empilement.

[0102] De préférence, la longueur des planches est minimum de 24 fois la hauteur (épaisseur) , de préférence minimum de 36 fois la hauteur, de préférence minimum de 48 fois la hauteur. Cette longueur se réfère à la longueur nominale des planches, sans tenir compte des planches situées aux extrémités longitudinales de la poutre.

[0103] L'empilement (les strates) comme indiqué ci-dessus forme de préférence la partie extérieure du produit de construction (la poutre), destiné à reprendre les efforts de traction les plus importants pendant l'utilisation du produit de construction.

[0104] Ledit empilement est constitué de préférence d'un minimum de 4 strates de planches, de préférence minimum 8 strates, de préférence minimum 12 strates de planches.

[0105] Avantageusement, ledit empilement constitue au moins 20% de la section transversale totale du produit de construction, de préférence au moins 50% de ladite section transversale et de préférence au moins 70% de ladite section transversale. Ce pourcentage dépend des performances mécaniques des bois de hautes performances et/ou de bambou.

[0106] Avantageusement, différentes strates ont une épaisseur différente. Au moins une strate, et de préférence au moins la strate la plus extérieure, peut avoir une épaisseur moins importante que les autres strates (situées à l'intérieur de la poutre). De préférence, au moins les quatre strates les plus extérieures (par rapport à l'entièreté du produit de construction), ont une épaisseur moins importante que les autres strates. Une telle disposition présente l'avantage de maximiser le transfert par cisaillement.

[0107] Selon la présente invention, il n'est donc pas nécessaire qu'il y ait un raccord entre lesdites planches 101, 101' au niveau de 11aboutement. L'aboutement 102 est donc de préférence un agencement sans raccord. Dans ce cas, les abouts (les extrémités) de deux planches successives dans une strate sont disposées de préférence face à face l'une contre (en contact avec) l'autre.

[0108] De préférence, la solidarisation des strates dans l'empilement est pratiquée avec des moyens ayant une résistance plus importante que la résistance au cisaillement du matériau des planches. A cet effet, la solidarisation se pratique de préférence avec un agent adhésif, comme un urée-formaldéhyde, par exemple le mélamine-urée-formaldéhyde. Alternativement, l'agent adhésif peut être un polyuréthane, par exemple un polyuréthane mono- ou bi-composant. L'agent adhésif peut être de type résine, par exemple une résine époxy, par exemple une résine époxy mono- ou bi-composant. En addition, une solidarisation avec des moyens mécaniques (de type tige) peut être pratiquée auprès des aboutements dans les zones destinées à être soumises, en usage, à des efforts de traction. Les tiges (vis, clous, etc.) autour des aboutements peuvent améliorer la reprise des efforts de traction perpendiculaire aux fibres (du bois, du bambou).

[0109] L'art antérieur préconise le rabotage des surfaces de collage longitudinales des planches.

[0110] Selon l’invention, un traitement de surface différent peut être réalisé pour certaines espèces de bois et bambou permettant de façonner de légères aspérités. La création d'une certaine rugosité permet avantageusement d'améliorer la capacité de résistance des plans de cisaillement des joints de collage longitudinaux entre deux strates. Ce traitement de surface occasionne simultanément une augmentation de la surface de collage et une meilleure adhérence mécanique de 1'agent adhésif.

[0111] De préférence, ces aspérités sont façonnées mécaniquement. Par exemple, ces aspérités sont équivalentes au marquage développé sur la surface par le débitage suivant la direction longitudinale d'une planche à l'aide d'une scie circulaire. De préférence, ce marquage a une interdistance caractéristique inférieure ou égale à 10 mm, de préférence inférieure ou égale à 5 mm, de préférence inférieure ou égale à 1 mm. Le marquage a de préférence une interdistance caractéristique supérieure ou égale à 0,05 mm, de préférence supérieure ou égale à 0,1 mm.

[0112] Alternativement, un traitement de surface différent est réalisé pour certaines espèces de bois et bambou permettant de façonner des plans crantés suivant la direction longitudinale (701, Fig. 4A) ou perpendiculairement (801, Fig 4B) à cette direction. Ces encoches ainsi créées permettent avantageusement d'améliorer la capacité de résistance en cisaillement des joints de collage longitudinaux entre deux strates. Ce traitement de surface occasionne simultanément une augmentation de la surface de collage, une meilleure adhérence mécanique de l'agent adhésif et un plan de rupture comprenant pour partie le joint de collage et pour autre partie le matériau de base.

[0113] Les encoches se présentent de préférence à une interdistance inférieure ou égale à 500 mm, de préférence inférieure ou égale à 250 mm, de préférence inférieure ou égale à 100 mm. L'interdistance des encoches est de préférence supérieure ou égale à 10 mm, de préférence supérieure ou égale à 25 mm.

[0114] Avantageusement, de part et d'autre des aboutements, de préférence des aboutements de la strate la plus extérieure, prévue, en usage, pour reprendre les efforts de traction les plus importants, des moyens de solidarisation mécanique (de type tige) sont présents. Ces moyens augmentent avantageusement la force de solidarisation avec les strates adjacentes.

[0115] Suivant les EUROCODES, le dimensionnement de la poutre aux états limites ultimes (ELU) peut être effectué pour le cas d'un empilement dans lequel chaque aboutement est décalé par rapport aux autres. La section utile considérée pour la vérification à la flexion peut être approximé comme étant égale à la section total de la poutre moins la section d'une strate. La vérification au cisaillement de la résistance de l'agent adhésif doit tenir en compte l'augmentation de contrainte dûe au « pontage » des efforts en plus de celle initialement présente dans le cas d'une poutre homogène. La vérification au cisaillement de la strate qui effectue le transfert des efforts de traction de la planche 101 à 101' doit de même tenir en compte une augmentation de contrainte dûe au « pontage » en addition . à la contrainte de cisaillement initialement présente dans cette strate.

[0116] Le dimensionnement suivant les EUROCODES aux états limites de service (ELS) n'est pas affecté. Le total de la section de l'empilement peut être considéré. En effet, la déformation en flexion équivaut à l'intégration d'une infinité de petites déformations, sur laquelle les aboutements ne portent qu'un préjudice mineur. Cet aspect du dimensionnement (ELS) est l'un des principes de base de l'invention. Dans le cas de poutres, c'est généralement ce critère (ELS) qui est dimensionnant et non les ELU. Dès lors, l'invention ne cause pas de préjudice au dimensionnement comparé à une poutre parfaitement homogène.

[0117] Selon un deuxième aspect de la présente invention, un produit de construction est prévu, comprenant plusieurs planches fabriquées à partir d’un ou plusieurs des matériaux indiqués ci-dessus (bambou, bois de haute performance, rotin). Les planches sont disposées en succession selon la direction longitudinale desdites planches, de manière que les extrémités de planches successives se présentent face à face, réalisant ainsi des aboutements. Une telle succession de planches forme une seule strate de planches. Plusieurs strates peuvent être superposées de manière à former un empilement.

[0118] Selon le présent aspect de l'invention, 1'aboutement comprend un raccord entre les planches. Au niveau de 1'aboutement, les planches sont raccordées par entailles multiples. Les entailles sont formées dans les deux extrémités (abouts) qui sont aboutées. Les figures 3 A-E montrent différents types d'aboutement par entailles multiples considérés par la présente invention. Dans lesdites figures, l'orientation des planches est indiquée par les axes longitudinal (1), transversal en direction de la largeur (w) et transversal en direction de l'épaisseur (h) .

[0119] Selon un premier mode de réalisation, les entailles, en forme de dentures 21, sont pratiquées (par exemple, par fraisage) dans les extrémités des planches qui forment un plan parallèle aux directions transversales suivant l'épaisseur (h) et suivant la largeur (w) de la planche 201, comme représenté à la figure 3A. Cette forme est connue dans la fabrication du bois reconstitué.

[0120] La figure 3B montre une forme d'exécution alternative, dans laquelle les extrémités 32 de la planche 301 sont coupées par un plan parallèle à la direction transversale suivant l'épaisseur (h) et fraisées (pour la réalisation des entailles 31) dans ce plan suivant la direction définie par l'intersection de ce plan avec un plan perpendiculaire à la direction transversale suivant la largeur (w) de la planche.

[0121] De préférence, l'extrémité (l'about) 32 ainsi fraisée de la planche 301 est orientée sous un angle a compris entre 10° et 80° par rapport à l'axe longitudinal (1) de la planche 301, de préférence sous un angle compris entre 15° et 80°, de préférence sous un angle compris entre 15° et 60°.

[0122] À la figure 3C est représentée une forme d'aboutement alternative à celles des figures précédentes. De préférence, les extrémités 42 de la planche 401 sont coupées par un plan parallèle à la direction transversale suivant la largeur (w) et fraisées (pour la réalisation des entailles 41) dans ce plan suivant la direction définie par l'intersection de ce plan avec un plan perpendiculaire à la direction transversale suivant la largeur (w) de la planche.

[0123] De préférence, l'extrémité (l'about) 42 ainsi fraisée de la planche 4 01 est orientée sous un angle ß compris entre 10° et 80° par rapport à l'axe longitudinal (1) de la planche, de préférence un angle compris entre 15° et 80°, de préférence entre 15° et 60°.

[0124] À la figure 3D est représentée une forme d'aboutement alternative à celles des figures précédentes. De préférence, les extrémités 52 de la planche 501 sont coupées par un plan parallèle à la direction transversale suivant l'épaisseur (h) et fraisées (pour la réalisation des entailles 51) dans ce plan suivant la direction définie par l'intersection de ce plan avec un plan perpendiculaire à la direction transversale suivant l'épaisseur (h) de la planche.

[0125] De préférence, l'extrémité (l'about) 52 ainsi fraisée de la planche 501 est orientée sous un angle a compris entre 10° et 80° par rapport à l'axe longitudinal (1) de la planche 301, de préférence sous un angle compris entre 15° et 80°, de préférence sous un angle compris entre 15° et 50°.

[0126] À la figure 3E est représentée une forme d'aboutement alternative à celles des figures précédentes. De préférence, les extrémités 62 de la planche 601 sont coupées par un plan parallèle à la direction transversale suivant la largeur (w) et fraisées (pour la réalisation des entailles 61) dans ce plan suivant la direction définie par l'intersection de ce plan avec un plan perpendiculaire à la direction transversale suivant l'épaisseur (h) de la planche.

[0127] De préférence, l'extrémité (l'about) 62 ainsi fraisée de la planche 601 est orientée sous un angle ß compris entre 10° et 80° par rapport à l'axe longitudinal (1) de la planche, de préférence un angle compris entre 15° et 80°, de préférence entre 15° et 60°.

[0128] Enfin, ci dessous est présentée une forme d'aboutement alternative aux figures précédentes. De préférence, les extrémités de la planche sont coupées par un plan ni parallèle, ni perpendiculaire aux directions transversales suivants la largeur (w) et l'épaisseur (h) et fraisées (pour la réalisation des entailles) dans ce plan suivant la direction définie par l'intersection de ce plan avec un plan perpendiculaire à la direction transversale suivant l'épaisseur de la planche (h) ou avec un plan perpendiculaire à la direction transversale suivant la largeur (w) de la planche.

[0129] Ces nouvelles formes d'aboutement développent des surfaces de collage jusqu'à plus de deux fois supérieure (en fonction de a et ß) à celle de la figure 3A. Elles permettent donc un transfert plus important des efforts directement au travers du raccord de 1'aboutement, avant rupture. En outre, le transfert des efforts n'est pas concentré en une seule section droite (perpendiculaire à l'axe transversal de la planche). Une telle réalisation peut diminuer le risque de rupture. Par exemple, dans le cas des planches en bambou comprimé et collé, les nouveaux aboutements peuvent résister à la rupture en flexion 4 points jusqu'à plus de 100 MPa.

[0130] L'aspect principal de la nouveauté de ces aboutements réside dans l'augmentation de la surface de collage non par l'amélioration du profil des entailles multiples (profondeur, largeur, etc.) largement exploré dans l'art antérieur mais par l'augmentation de la surface du plan dans lequel sont fraisées ces entailles.

[0131] Les aboutements disposés dans des plans obliques peuvent se présenter dans l’empilement en alternance sous un premier angle et sous l'angle inverse. Par exemple, les aboutements dans une première strate sont orientés sous un angle par rapport à l'axe longitudinal et les aboutements dans la strate contiguë sont orientés sous 11 angle inverse.

[0132] ‘ Les aboutements avec entailles multiples présentés ci-dessus permettent de valoriser jusqu'à 100% des performances mécaniques des matériaux fibreux considérés dans la présente invention. Dans certains cas, lors d'essais de flexion 4 points sur ces matériaux, la rupture n'a plus lieu dans le joint de collage mais dans le matériau lui-même. Cela peut rendre un décalage des aboutements dans les différentes strates facultatif. L'élément de construction ainsi réalisé pourrait être considéré comme parfaitement homogène à l'image de l'art antérieur des poutres en bois reconstitué.

[0133] Selon un troisième aspect de la présente invention, les éléments du premier aspect et du deuxième aspect de la présente invention sont avantageusement combinés pour atteindre un produit de construction avec des performances mécaniques améliorées. En particulier, 11aboutement sans raccord entre les planches dans l'empilement selon le premier aspect de l’invention est avantageusement remplacé par un aboutement avec raccord par entailles multiples selon le deuxième aspect de 11 invention.

[0134] Les produits de construction selon les différents aspects de l'invention peuvent comprendre, outre à l'empilement décrit, une ou plusieurs strates d'une autre matière.

[0135] Comme représenté à la figure 5A, dans les produits de construction selon les différents aspects de l'invention, l'empilement de planches, aboutées sans ou avec raccord, peut se présenter, en usage, comme un empilement 5 dans lequel la direction transversale suivant la largeur (w) des planches est parallèle à un axe horizontal. Les strates 55 de l'empilement 5 se présentent l'une au dessus de l'autre. Les interfaces entre strates adjacentes forment des plans horizontaux.

[0136] Alternativement, comme représenté à la figure 5B, dans les produits de construction selon les différents aspects de l'invention, l'empilement de planches, aboutées sans ou avec raccord, peut se présenter, en usage, comme un empilement 6 dans lequel la direction transversale suivant la largeur (w) des planches est perpendiculaire à un axe horizontal. Les strates 65 de l'empilement 6 se présentent l'une à côté de l'autre. Les interfaces entre strates adjacentes forment des plans verticaux. Cette configuration permet de distribuer les contraintes de traction d'une même amplitude (se situant dans une même coupe horizontale) sur toutes les strates de l'empilement. Au niveau des aboutements, les contraintes de traction sont transférées par des contraintes de cisaillement, qui contournent l'aboutement par le côté (au lieu de contourner 1'aboutement par le haut/le bas comme dans la configuration de la figure 5A) . Dans la présente configuration, les considérations sur le décalage pour les aboutements sans raccord mentionnées ci-dessus restent valides.

[0137] L'empilement peut constituer uniquement une partie du produit de construction, de préférence une partie extérieure dudit produit, comme par exemple c'est le cas pour l'empilement 6 de la figure 5B, constituant la partie inférieure du produit 7. L'autre partie (ou les autres parties) du produit de construction peut (peuvent) être constituée(s) - par un empilement de strates lamellées-collées comme l'on le connaît de l'art antérieur.

[0138] Le produit de construction peut donc comprendre plusieurs empilements de strates. Les strates dans les différents empilements peuvent avoir une orientation différente, comme le montre la figure 5B. Des assemblages d'empilements comme décrit dans le document EP 0575268 sont également envisagés.

10139] En outre, des produits ayant différentes formes de coupe de section transversale peuvent être réalisées, par exemple des poutres avec une section transversale de forme I ou T, comme représenté aux figures 5B et 6. La figure 6 montre une coupe de section d'un produit de construction de forme I, constitué de plusieurs empilements horizontaux 8, 9.

[0140] Selon un aspect additionnel de l'invention, un procédé avantageux de fabrication de planches est prévu, à partir de lamelles de bambou. Le procédé comprend les étapes suivantes : - tremper des lamelles de bambou dans un bain d'un liquide adhésif afin d'obtenir des lamelles enduites, - disposer les lamelles enduites dans un moule, - comprimer les lamelles enduites dans le moule jusqu'à une pression entre 250 et 700 bar, durcir le liquide adhésif se présentant autour des lamelles enduites dans le moule en maintenant ladite pression afin d'obtenir un matériau essentiellement constitué de bambou comprimé. Le matériau peut avoir la forme d'une planche.

[0141] De préférence, le moule est tel qu'il permet d'obtenir un bloc de lamelles de bambou comprimées et collées. De préférence, les planches sont obtenues par découpage en longueur du bloc.

[0142] De préférence, les lamelles de bambou ont toutes essentiellement la même longueur. De préférence, les planches et/ou le bloc ont essentiellement la longueur desdites lamelles de bambou.

[0143] Le bambou appartient à la famille des gaminées, à savoir des Poacées, sous-famille des Bambusoidées. Cette sous-famille regroupe entre 1100 et 1500 espèces réparties entre 60 et 90 genres de bambous différents.

[0144] Le rhizome est le système racinaire du bambou, qui comprend des nœuds. Autour de ces nœuds se développent les racines et bourgeons. Certains bourgeons vont se développer et sortir de terre sous forme de turions enveloppés par une gaine protectrice. En se développant, ils forment des chaumes (cannes), généralement creux et constitués de nœuds et d'entrenœuds. Le chaume se déplie comme une canne télescopique. Certaines espèces ont un chaume pouvant atteindre 35 m de haut et un diamètre de 2 5 à 35 cm.

[0145] Les entrenœuds comprennent des faisceaux vasculaires et fibres orientés axialement, verticalement et parallèles entre eux. La plupart des faisceaux traversent directement les nœuds pour rejoindre l'entrenœud suivant. Cependant, certains faisceaux vasculaires dévient de leur trajectoire à la hauteur du nœud. De ce fait, la présence de fibres plus courtes au niveau du nœud est probablement la cause d'une performance mécanique nettement moindre des nœuds par rapport aux entrenœuds.

[0146] De cette matière première, le chaume (la canne) est récolté et coupé à la longueur voulue, généralement entre 1,5 m et 3,5 m, puis lamellé par fendage ou sciage, typiquement de manière radiale.

[0147] Les lamelles ainsi obtenues comprennent encore la partie interne (la moelle), trop peu résistante et l'épiderme (peau extérieure). Un procédé de rabotage permet d'enlever ces deux parties.

[0148] Le rabotage peut être pratiqué sur les deux faces (externe et interne) . Il peut être pratiqué sur les quatre faces d'une lamelle.

[0149] Alternativement et avantageusement au rabotage, le retrait de l'épiderme et de la moelle est de préférence pratiqué mécaniquement par ponçage, de préférence à l’aide d'une brosse alliant un mouvement rotatif. De préférence, la brosse est munie de fils en métal (par exemple en acier) et/ou, synthétiques et/ou de feuilles abrasives (par exemple le papier de verre). L'utilisation d'une brosse permet de suivre la courbure des lamelles et donc de diminuer les pertes.

[0150] En outre, le brossage permet de ne pas toucher aux nœuds. Bien que présentant des caractéristiques faibles en rupture et traction, les nœuds peuvent offrir une meilleure résistance sous certaines autres sollicitations, probablement grâce à la présence des fibres qui prennent une autre orientation que l'orientation longitudinale.

[0151] Le ponçage avec une brosse permet de préserver la couche la plus dense en fibres située directement en dessous de l’épiderme.

[0152] Alternativement, le retrait peut être pratiqué chimiquement par trempage dans un bain d’acide ou de base, par exemple de HCl ou de NaOH.

[0153] Le retrait chimique, s'il est adapté au type et aux dimensions des lamelles de bambou, peut conduire aux mêmes avantages que le retrait mécanique (ponçage).

[0154] Le retrait décrit permet donc de préserver les parties les plus intéressantes du point de vue des performances mécaniques, comme les nœuds et les fibres directement en dessous de l'épiderme. Ce retrait permet une meilleure conservation de la matière avec des rendements supérieurs ou égaux à 90% sur la section originale de la lamelle.

[0155] Avantageusement, les lamelles de bambou après retrait sont de préférence utilisées brutes, c'est à dire sans retranchement pour arriver à une section rectangulaire. Un calibrage des lamelles en section rectangulaire n'est donc de préférence pas pratiqué.

. [0156] Les lamelles rabotées obtenues selon la .présente invention ont typiquement une section entre 3 et 25 mm de hauteur (épaisseur) et entre 10 et 4 0 mm de largeur.

[0157] Les lamelles rabotées ont de préférence une même longueur.

[0158] Dans une étape suivante du procédé, les lamelles rabotées sont soumises à un traitement visant à augmenter la résistance aux insectes et aux champignons. Un traitement d'homogénéisation de la couleur peut également être pratiqué. Le traitement prévoit par exemple un trempage des lamelles dans une solution aqueuse d'agent hydrosoluble. L'agent peut être un des composants suivants ou une combinaison de ceux-ci: formaline, sulfate de cuivre, phénol, chlorophénate de sodium, acide borique et eau oxygénée. Ce trempage élimine les traces de sucre et diminue les risques d'attaques d'insectes et de champignons. Alternativement ou en combinaison, un traitement thermique en autoclave peut être prévu, par exemple à une température entre 100°C et 200°C et à une pression entre 3 et 10 bar. Ces traitements peuvent simultanément améliorer l'homogénéisation de la couleur des lamelles.

[0159] Pour être utilisées dans la suite du procédé, les lamelles devraient avoir une teneur en eau de préférence inférieure à 12% (sur poids). Les traitements décrits précédemment augmentent généralement la teneur en eau des lamelles autour de 80%. Un séchage des lamelles est donc de préférence envisagé, pour réduire la teneur en eau à des valeurs acceptables, de préférence inférieur ou égal à 12%. Le séchage peut être pratiqué dans un four, comme par exemple à une température de 70-80°C pendant 4 heures. Il peut être pratiqué en disposant les lamelles sous l'action de l'air et du soleil (séchage naturel).

[0160] Le stockage est de préférence pratiqué dans des pièces tempérées.

[0161] Une étape du procédé est l'enduction des lamelles de bambou avec une matière adhésive. Cette étape prévoit de préférence un trempage des lamelles dans un bain d’un liquide adhésif, de préférence un urée-formaldéhyde, par exemple le mélamine-urée-formaldéhyde. Alternativement, l'adhésif peut être un polyuréthane, par exemple un polyuréthane mono- ou bi-composant. L'agent adhésif peut être de type résine, par exemple une résine époxy, par exemple une résine époxy mono- ou bi-composant. Les lamelles peuvent être disposées dans une cage et la cage est immergée dans le bain d'adhésif. Le temps de trempage dépend des dimensions de la cage et est typiquement entre 10 et 60 minutes. En ressortant la cage, on laisse écouler le surplus d'adhésif.

[0162] Les lamelles revêtues d'adhésif sont de préférence séchées afin de baisser leur teneur en eau. Le séchage peut être pratiqué dans un four (autoclave ou de préférence tunnel en continu). De préférence, la teneur en eau est ramenée dans une plage comprise entre 5% et 20%, de préférence entre 10% et 15% (en poids).

[0163] Dans une étape ultérieure du procédé, les lamelles sont comprimées. Les lamelles enduites sont disposées dans un moule. Le moule peut être un coffrage qui est insérable dans une presse. Le moule est de préférence de forme prismatique avec section rectangulaire. La longueur du moule et celle des lamelles enduites correspondent de préférence (le moule peut être légèrement plus long pour faciliter 1'insertion et la disposition des lamelles).

[0164] Alternativement à un moule comprenant des faces intérieures parfaitement planes, certaines d'entre-elles peuvent être conçues de telle manière à présenter des aspérités et/ou encoches afin que, lors du pressage des lamelles de bambou dans cet autre type de moule, ces formes soient imprimées directement sur les faces longitudinales (en vis-à-vis des dites faces du moule) des blocs ou planches moulés de lamelles de bambou.

[0165] Les lamelles sont disposées parallèlement dans le moule. L'orientation longitudinale est donc la même pour toutes les lamelles dans le moule. Cependant, l'orientation transversale des lamelles peut être aléatoire (agencement aléatoire).

[0166] Le moule est ensuite mis sous pression. Les lamelles enduites sont comprimées jusqu'à une pression entre 250 bar et 700 bar, de préférence entre 350 et 700 bars, de préférence entre 450 et 600 bar.

[0167] Les lamelles sont maintenues dans le moule à la pression susmentionnée pendant un temps permettant d'éliminer le vide entre les lamelles, ainsi produisant un matériau homogène. La polymérisation se pratique de préférence à haute température, par exemple dans un four, de préférence à une température entre 80°C et 200°C, de préférence entre 100°C et 150°C. Le temps de polymérisation de l'adhésif est fonction des dimensions (épaisseur) du matériau, car la chaleur doit pénétrer jusqu'au cœur du matériau.

[0168] Selon une forme d'exécution préférée, le moule, rempli avec les lamelles enduites, est mis sous pression. La mise sous pression peut être continue, ou discontinue en fonction du compactage désiré. Arrivé à la pression prédéterminée, le coffrage du moule est bloqué et la pression sur le moule est relâchée. Le coffrage permet cependant de maintenir la déformation sur les lamelles. Ensuite, le moule est transféré dans un four, où l'on obtient la polymérisation de l'adhésif.

[0169] Après polymérisation, le moule est refroidi, de préférence rapidement, ce qui facilite le démoulage du matériau.

[0170] En fonction du type d'adhésif, la polymérisation peut intervenir par action de l'humidité, comme par exemple pour certains polyuréthanes.

[0171] Grâce à la haute pression, un matériau homogène est obtenu, dans lequel les lamelles forment une masse cohérente et de préférence sans vide. La masse volumique du matériau se situe de préférence entre 1000 et 1300 kg/m3. La masse volumique est aussi fonction de l'espèce de bambou. Un essais de rupture du matériau en flexion 4 points tel que défini dans la norme ISO 8375 « Structures en bois — Bois lamellé-collé Méthodes d'essai pour la détermination de certaines propriétés physiques et mécaniques» donne de préférence une limite de rupture supérieure ou égale à 70 MPa, de préférence supérieure ou égale à 100 MPa, de préférence supérieure ou égale à 120 MPa.

[0172] Le procédé tel qu'indiqué ci-dessus permet d'obtenir directement des planches. Alternativement, un "bloc" de dimensions plus larges est obtenu comme matériau sortant du moule. Ce bloc peut être découpé en longueur afin d'obtenir des planches. Les extrémités du bloc étant éventuellement irrégulières, elles sont de préférence égalisées avant que le bloc ne soit découpé en planches. Après découpage des extrémités, on obtient des lamelles de bambou comprimées dans le bloc ayant de préférence toutes une même longueur.

[0173] Les planches ainsi obtenues forment de préférence l'élément de base du produit de construction selon la présente invention (du premier au troisième aspect) . Ce matériau à base de bambou peut atteindre des performances techniques qui sont nettement plus élevées que celles des meilleures espèces de bois (bois de haute performance).

Claims (30)

1. Produit de construction de type poutre ou colonne, comprenant des planches (101, 101', 101'') longitudinales fabriquées à partir d'un matériau fibreux essentiellement constitué de fibres naturelles, tel que le bambou ou le bois, ledit matériau ayant une résistance caractéristique à la traction axiale supérieure ou égale à 20 MPa, les planches étant disposées en strates (10, 10'), lesdites strates étant solidarisées et disposées de manière à former un empilement (1, 2, 5, 6), - caractérisé en ce que: chaque strate (10, 10') comprend une succession de planches (101, 101', 101'') disposées selon la direction longitudinale desdites planches, de manière que les extrémités de planches successives se présentent face à face, réalisant ainsi des aboutements (102) dans ladite strate, et - pour chaque couple de strates (10, 10') contiguës, les aboutements (102) d'une strate (10) sont disposés de manière décalée par rapport aux aboutements de l'autre strate (10'), de telle sorte que la distance longitudinale entre chaque aboutement d'une strate (10) et chaque aboutement de l'autre strate (10') est supérieure ou égale à six fois l'épaisseur de ladite strate (10) , la disposition des planches et des aboutements permettant, en usage, de transférer les contraintes de traction d'une planche à la planche successive par des contraintes de cisaillement en contournant 1'aboutement (102).

2. Produit selon la revendication 1, dans lequel ledit décalage des aboutements (102) d'une strate (10) se présente par rapport aux aboutements (102') de deux strates contiguës de part et d'autre.

‘3. Produit selon la revendication 2, dans lequel ledit décalage des aboutements (102) d'une strate (10) se présente par rapport aux aboutements (102') de trois strates contiguës de part et d'autre.

4. Produit selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdites planches (101, 101', 101'') sont constituées de lamelles de bambou comprimées et collées étant essentiellement disposées selon la direction longitudinale de la planche et ayant essentiellement la même longueur que la planche.

5. Produit selon l'une quelconque des revendications précédentes, l'empilement comprenant des strates ayant des épaisseurs différentes.

6. Produit selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les planches d'au moins une strate dudit empilement sont fabriquées à partir d'un matériau différent du matériau des planches d'une autre strate.

7. Produit selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au maximum un aboutement (102, 102') d'une strate quelconque est présent dans l'empilement (1) dans chaque coupe transversale perpendiculaire à l'axe longitudinal de la strate (10).

8. Produit selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les planches (101, 101', 101'') d'une même strate (10) sont disposées sans raccord physique ou chimique entre leurs extrémités.

9. Produit selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel les planches (201, 301, 401, 501) d'une même strate sont solidarisées par raccord mécanique constitué à l'aide d'entailles multiples (21, 31, 41, 51, 61) présentes dans les extrémités des planches.

10. Produit selon la revendication 9, dans lequel les extrémités des planches (32, 52) sont orientées selon un plan d'orientation parallèle à la direction transversale de la planche suivant l'épaisseur.

11. Produit selon la revendication 9 ou 10, dans lequel, en considérant un premier plan de référence parallèle à l'axe transversal suivant l'épaisseur de la planche et parallèle à l'axe longitudinal de la planche, les extrémités des planches (32, 52) sont orientées selon un plan d'orientation oblique au premier plan de référence sous un angle compris entre 10° et 80°.

12. Produit selon la revendication 9 ou 10, dans lequel les extrémités des planches (42, 62) sont orientées selon un plan d'orientation parallèle à la direction transversale de la planche suivant la largeur.

13. Produit selon la revendication 9 ou 12, dans lequel, en considérant un deuxième plan de référence parallèle à l'axe transversal suivant la largeur de la planche et parallèle à l'axe longitudinal de la planche, les extrémités des planches (42, 62) sont orientées selon un plan d'orientation oblique à l'axe longitudinal de la planche sous un angle compris entre 10° et 80°.

14. Produit selon la revendication 9, comprenant la combinaison des caractéristiques des revendications 11 et 13.

15. Produit selon l'une quelconque des revendications 10 à 14, dans lequel les entailles multiples (31, 41) sont parallèles à l'intersection du plan des extrémités de planches (32, 42) avec un plan comprenant l'axe longitudinal de la planche et parallèle à l'axe transversal suivant l'épaisseur.

16. Produit selon l'une quelconque des revendications 10 à 14, dans lequel les entailles multiples (51, 61) sont parallèles à l'intersection du plan des extrémités de planches (52, 62) avec un plan comprenant l'axe longitudinal de la planche et parallèle à l'axe transversal suivant la largeur.

17. Produit selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdites strates sont solidarisées à l'aide d'une matière adhésive et les surfaces longitudinales de collage des planches sont pourvues d'aspérités, les aspérités se présentant à une interdistance caractéristique comprise entre 0,05 mm et 10 mm.

18. Produit selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, dans lequel lesdites strates sont solidarisées à l'aide d'une matière adhésive et les surfaces longitudinales de collage (701, 801) des planches sont pourvues d'encoches.

19. Produit selon la revendication 18, lesdites encoches étant orientées selon la direction longitudinale des planches ou perpendiculairement à cette direction.

20. Produit (7) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre un ensemble de strates lamellées-collées, ledit ensemble étant solidarisé à l'empilement (6) de sorte que l'orientation transversale suivant la largeur des strates dudit ensemble sst perpendiculaire à l'orientation transversale suivant la Largeur des strates de l'empilement, les orientations Longitudinales dudit ensemble et de l'empilement étant parallèle.

21. Produit (7) selon l'une quelconque des revendications précédentes, ayant une section transversale le forme I ou T, dans laquelle section transversale ledit smpilement (6) constitue au moins une partie rectangulaire.

22. Utilisation du produit selon l'une juelconque des revendications précédentes dans une structure, pour reprendre des charges structurelles dans ladite structure, dans laquelle utilisation au moins une partie de l'empilement du produit est conçue à reprendre des efforts de traction, ladite partie comprenant au moins un aboutement et étant dimensionnée suivant la norme EUROCODES 5 en utilisant comme résistance à la traction axiale, la résistance caractéristique à la traction axiale du matériau fibreux et comme section, la section de ladite partie diminuée de la section d'une strate.

23. Utilisation du produit selon l'une quelconque des revendications 1 à 21 dans une structure, pour reprendre des charges structurelles dans ladite structure, dans laquelle utilisation au moins une partie de l'empilement du produit est conçue à reprendre des efforts de compression, ladite partie comprenant au moins un aboutement et étant dimensionnée suivant la norme EUROCODES 5 en utilisant une résistance caractéristique à la compression axiale du matériau fibreux.

24. Procédé de fabrication d'un produit de construction de type poutre ou colonne, comprenant les étapes suivantes: - pourvoir des planches d'un matériau fibreux essentiellement constitué de fibres naturelles, tel que le bambou ou le bois, ledit matériau ayant une résistance caractéristique à la traction axiale supérieure ou égale à 20 MPa, - déterminer une longueur minimale Lv de transfert des efforts de traction d'une planche à la planche successive par pontage, en faisant reprendre les contraintes de traction par des contraintes de cisaillement, - déterminer une valeur minimale de décalage correspondant au maximum entre Lv et six fois l'épaisseur des planches, - former une strate en disposant plusieurs desdites planches successivement en direction longitudinale, de manière à présenter les extrémités de planches successives face à face, ainsi formant des aboutements, - disposer et solidariser plusieurs desdites strates de manière à former un empilement constituant au moins une partie du produit de construction, la disposition des planches s'effectuant de telle sorte que, pour chaque couple de strates (10, 10') contiguës, la distance longitudinale entre chaque aboutement de planches d'une strate et chaque aboutement de planches, de l'autre strate est supérieure ou égale à ladite valeur minimale de décalage.

25. Procédé selon la revendication 24, dans lequel la longueur minimale Lv est déterminée selon l'équation :

avec : ft la valeur de la résistance caractéristique à la traction axiale du matériau de la planche, - h l'épaisseur de la planche, - kSh un coefficient de non uniformité des contraintes de cisaillement, ayant une valeur entre 0,5 et 1, - tv la contrainte de cisaillement initialement présente dans le plan de transfert, telle que calculée par la théorie de résistance des matériaux pour le matériau de la planche et fv la valeur de la résistance caractéristique au cisaillement du matériau de la planche.

26. Procédé selon la revendication 24 ou 25, dans lequel les strates sont formées en disposant les planches sans raccord physique ou chimique entre leurs extrémités.

27. Procédé selon la revendication 24 ou 25, comprenant pourvoir les extrémités des planches d'entailles multiples orientées parallèles à la direction transversale suivant la largeur ou suivant 11 épaisseur de la planche et raccorder les planches disposées successivement dans une strate par engrenage desdites entailles multiples.

28. Procédé selon la revendication 27, comprenant couper les extrémités des planches selon un plan parallèle à la direction transversale suivant l'épaisseur de la planche et oblique par rapport à l'axe longitudinal de la planche sous un angle compris entre 10° et 80° et pourvoir lesdites entailles multiples dans ce plan.

29. Procédé selon la revendication 27, comprenant couper les extrémités des planches selon un plan parallèle à la direction transversale suivant la largeur de la planche et oblique à 1'axe longitudinal de la planche sous un angle compris entre 10° et 8 0°, et pourvoir lesdites entailles multiples dans ce plan.

30. Procédé selon la revendication 28 ou 29, comprenant disposer les planches dans chaque couple de strates contiguës avec les extrémités des planches orientées à l'inverse.