FR2692301A1

FR2692301A1 - Structural material made of laminated wood.

Info

Publication number: FR2692301A1
Application number: FR9207544A
Authority: FR
Inventors: Sandoz Jean-Luc
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-06-16
Filing date: 1992-06-16
Publication date: 1993-12-17
Anticipated expiration: 2012-06-16
Also published as: DE69317600D1; ATE164412T1; EP0575268B1; DE69317600T2; FR2692301B1; EP0575268A1

Abstract

It is characterised in that: - it comprises at least two assemblies (1, 2) which each consist of a laminated and glued layer formed by slats of rectangular cross-section which are juxtaposed side by side without being offset in relation to one another; - it has a structure which is such that, if a bending force is considered to be exerted on the upper part of the said material, at least the outer layer (lower layer) subjected to the greatest tensioning during this bending stress is formed by slats (2) glued to each other in the vertical direction (direction of bending) against the lower surface of the layer which is adjacent to it.

Description

MATERIAU DE CONSTRUCTION A BASE DE BOIS LAMELLE-COLLE.CONSTRUCTION MATERIAL BASED ON LAMINATED WOOD.

La présente invention a trait à un nouveau type de matériau en bois The present invention relates to a new type of wood material

du type lamellé-collé, matériau qui dans la suite de la description, sera laminated type, which material in the following description, will be

désigné par l'expression "poutre". Parmi les matériaux les plus anciens utilisés pour la réalisation d'ouvrages divers, notamment pour réaliser les éléments devant résister à la flexion, le plus ancien qui est encore couramment utilisé à ce jour, est designated by the term "beam". Among the oldest materials used for the realization of various works, in particular to realize the elements to resist flexion, the oldest which is still commonly used to date, is

le bois.wood.

Le bois, comme matériau de construction, a la particularité d'avoir une très grande variabilité de ses propriétés mécaniques étant donné qu'il s'agit d'un matériau naturel Ces propriétés sont influencées, au sein de chaque essence, par des paramètres géo-climatiques, par des données sylvicoles, ou encore par des caractéristiques de transformation De plus, les produits dérivés de sa transformation sont limités dans leur géométrie et dans leur volume Les produits de sciages ont rarement une longueur supérieure à dix mètres, avec des sections maximales de l'ordre de 180/300 cm, ce qui limite donc le domaine d'utilisation d'un tel produit. Par ailleurs, pour déterminer des valeurs mécaniques caractéristiques, mises à disposition des ingénieurs par l'intermédiaire des normes pour chaque type de produit bois destiné à la structure, les valeurs inférieures de résistance et de module de déformation, obtenues par essais destructifs d'échantillonnage adapté, sont considérés comme référence Presque unanimement, et pour les valeurs de résistance, le fractile 5 % (valeur pour laquelle 5 % des pièces testées ont des caractéristiques inférieures), est la donnée de référence A ce fractile 5 %, est associé un coefficient de sécurité (s) de mise en oeuvre Le quotient fractile 5 % divisé par le coefficient de sécurité, (s), donne les valeurs de résistance admissibles, utilisables par le spécialiste pour le Wood, as a construction material, has the particularity to have a very great variability of its mechanical properties since it is a natural material. These properties are influenced, within each species, by geo parameters. -climatic, by silvicultural data, or by transformation characteristics In addition, the products derived from its transformation are limited in their geometry and in their volume The sawnwood products are rarely more than ten meters long, with maximum sections of the order of 180/300 cm, which limits the field of use of such a product. In addition, to determine characteristic mechanical values, made available to engineers through the standards for each type of wood product intended for the structure, the lower values of resistance and modulus of deformation obtained by destructive sampling tests adapted, are considered almost unanimously, and for the resistance values, the fractile 5% (value for which 5% of the parts tested have lower characteristics), is the reference datum At this fractile 5%, is associated a coefficient of safety (s) of implementation The fractile quotient 5% divided by the factor of safety, (s), gives the admissible values of resistance, usable by the specialist for the

dimensionnement de l'ouvrage (charpente par exemple). dimensioning of the structure (framework for example).

Un tel système d'exploitation est donc fortement dépendant des valeurs de résistance les plus faibles, sans exploiter l'existence de valeurs plus élevées A titre illustratif, au sein d'une même essence, un facteur d'environ huit, entre les résistances les plus faibles et les résistances les plus élevées, est usuel Une telle variabilité entraîne donc de pouvoir réaliser un triage ou classement des bois en fonction des caractéristiques qu'il présente La méthode la plus ancienne consiste à réaliser un classement par simple contrôle visuel, ce qui de manière évidente, donne des résultats très médiocres Très récemment, il a été proposé de réaliser des contrôles non destructifs, comme par exemple à l'ultrason ou le contrôle de flexion, ce qui permet d'obtenir des résultats nettement meilleurs Malgré de tels contrôles, il subsiste toujours une forte variabilité, engendrant des valeurs admissibles d'exploitation Such an operating system is therefore strongly dependent on the weakest resistance values, without exploiting the existence of higher values. As an illustration, within the same species, a factor of about eight, between the resistances the This variability leads to the possibility of sorting or grading the wood according to the characteristics it presents. The oldest method is to make a classification by simple visual inspection. obviously, very poor results Very recently, it has been proposed to perform non-destructive testing, such as ultrasound or flexion control, which allows to obtain much better results Despite such controls , there is still a high degree of variability, giving rise to allowable exploitation values

relativement faibles, et surtout, une fiabilité incertaine. relatively low, and above all, uncertain reliability.

Pour obtenir des produits, telles que des poutres de grande longueur et de section non limitée et qui présentent par ailleurs des caractéristiques mécaniques beaucoup plus constantes et reproductibles d'une poutre à une autre, il a été proposé il y a bientôt un siècle, de réaliser des matériaux en bois selon la technique dite "lamellé-collé", qui consiste à débiter le bois en lamelles de grande longueur et de faible épaisseur, et à le reconstituer en superposant lesdites lamelles, le plus souvent à fils parallèles et en les assemblant entre elles par collage Une telle technique a l'avantage d'offrir des caractéristiques géométriques très larges et permet, grâce aux techniques d'aboutage (opération de mise bout à bout des lames), d'obtenir des ensembles de très grande longueur (pouvant atteindre trente à quarante mètres), la seule limite étant celle du To obtain products, such as beams of great length and open section and which also have much more consistent and reproducible mechanical characteristics from one beam to another, it was proposed a century ago, from to produce wooden materials according to the so-called "glue-laminated" technique, which consists of cutting the wood into long strips of thin thickness, and to reconstitute it by superimposing said lamellae, most often with parallel threads and assembling them together The advantage of such a technique is that it offers very wide geometrical characteristics and makes it possible, thanks to the splicing techniques (end-to-end splicing operation), to obtain assemblies of very great length (which can reach thirty to forty meters), the only limit being

problème de transport.transport problem.

Toutes les techniques de reconstitution de bois par lamellation, All techniques of reconstitution of wood by lamellation,

présentent à la fois un avantage et un inconvénient. present both an advantage and a disadvantage.

Comme avantage, il permet d'éliminer les poutres à caractéristiques très faibles, par effet de distribution des contraintes sur les lamelles plus fortes (effet de moyenne dans le domaine des contraintes faibles) En celà, il permet des valeutrs admissibles de résistance, en général légèrement As an advantage, it makes it possible to eliminate the beams with very weak characteristics, by effect of distribution of the stresses on the stronger lamellae (effect of average in the field of the weak stresses) In this, it allows admissible values of resistance, in general slightly

supérieures à celles de bois sciés de qualité équivalente. superior to those of sawn wood of equivalent quality.

En revanche, à cause de la faiblesse de l'aboutage sous des contraintes de traction, qui se retrouve toujours dans une lamelle externe tendue (cas de la flexion), la résistance moyenne du bois lamellé-collé est inférieure à celle du même bois non collé En effet, quand la poutre travaille en flexion, ce qui représente 70 % à 80 % des cas, une des deux lames externes est tendue Quand cette lame casse, dans un aboutage ou dans un noeud de la planche, elle transfère ses contraintes à la lame supérieure, et la poutre casse complètement On parle alors d'un fonctionnement sériel, fragilisant la poutre De plus, si le collage de l'aboutage est mal maîtrisé par le producteur, ce qui est très difficilement contrôlable, l'aboutage est systématiquement un facteur supplémentaire de variabilité, occasionnant des poutres à caractéristiques faibles, et entraînant donc un manque de On the other hand, because of the weakness of the abutment under tensile stresses, which is always found in a stretched outer lamella (bending case), the average resistance of the glulam is lower than that of the same wood. In fact, when the beam is flexed, which represents 70% to 80% of the cases, one of the two outer blades is stretched. When this blade breaks, in a butt or in a knot of the board, it transfers its constraints to the upper blade, and the beam completely breaks We speak then of a serial operation, weakening the beam Moreover, if the bonding of the butting is poorly controlled by the producer, which is very difficult to control, the butting is systematically an additional factor of variability, causing beams with weak characteristics, and thus leading to a lack of

fiabilité du produit.product reliability.

Or on a trouvé, et c'est ce qui fait l'objet de la présente invention, un nouveau type de matériau de construction en bois obtenu selon la technique de lamellation, qui permet de résoudre ces problèmes et élimine pratiquement tous risques de casse de la poutre en cas de rupture de l'une des lames externes de la zone tendue lorsque la dite poutre Now it has been found, and this is the subject of the present invention, a new type of wood construction material obtained by the lamellation technique, which solves these problems and virtually eliminates any risk of breakage. the beam in case of rupture of one of the outer blades of the tensioned zone when the said beam

travaille en flexion.works in flexion.

D'une manière générale, le nouveau matériau de construction Generally, the new building material

conforme à l'invention est constitué par une structure en bois lamellé- according to the invention is constituted by a laminated wood structure.

collé, et se caractérise en ce que, si l'on considère ledit matériau lors de son utilisation, au moins la couche externe la plus tendue lors d'un travail en flexion, est constituée d'une structure lamellée- collée, recollée bonded, and is characterized in that, if one considers said material during its use, at least the outermost layer the most stretched during work in bending, consists of a laminated-glued structure, glued

contre la couche qui lui est adjacente dans le sens de la force de flexion. against the layer adjacent to it in the direction of the bending force.

En d'autres termes, si l'on considère que le matériau conforme à l'invention se présente sous la forme d'une poutre de section rectangulaire, disposée verticalement, la force de flexion s'exerçant à la partie supérieure de ladite poutre, au moins la couche inférieure de la structure de lamellé-collé conforme à l'invention, sera constituée par une In other words, if it is considered that the material according to the invention is in the form of a beam of rectangular section, arranged vertically, the bending force exerted at the upper part of said beam, at least the lower layer of the glulam structure according to the invention will be constituted by a

épaisseur d'un bois lamellé-collé, recollé dans le sens vertical. thickness of glued laminated wood, glued in the vertical direction.

Dans la suite de la description, l'invention sera décrite en se référant In the remainder of the description, the invention will be described with reference to

à une telle disposition et à un tel type de poutre à section rectangulaire. to such an arrangement and to such a type of rectangular section beam.

Par ailleurs, si dans une forme de réalisation, le matériau conforme à l'invention comporte une seule couche de lamellé-collé, recollé ainsi dans le sens vertical, les autres couches étant constituées de lamelles recollées dans le sens horizontal, selon une variante conforme à l'invention, une seconde couche de lamellé-collé rapportée dans le sens Furthermore, if in one embodiment, the material according to the invention comprises a single layer of glulam, thus glued in the vertical direction, the other layers consisting of lamellae glued in the horizontal direction, according to a variant according to to the invention, a second layer of glue laminated in the direction

vertical peut être disposée à la partie supérieure. vertical can be arranged at the top.

Enfin, selon une autre forme de réalisation, l'ensemble du matériau Finally, according to another embodiment, the entire material

conforme à l'invention, est constitué en totalité, de couches de lamellé- according to the invention, consists entirely of layers of

collé disposées verticalement et solidarisées entre elles par collage. glued vertically arranged and secured together by gluing.

Il convient également de noter que selon une caractéristique essentielle de l'invention, la couche de lamellé-collé disposée dans le sens vertical, doit comporter au moins trois à quatre lames élémentaires, pour bénéficier de l'effet de redistribution des contraintes de la lame la plus faible localement sur les lames verticales adjacentes (effet parallèle), l'augmentation du nombre de lames verticales permettant de diminuer la variabilité de résistance des poutres produites, et donc d'augmenter leur fiabilité. Les figures 1, 2 et 3 illustrent, de manière schématique, les trois formes de réalisation d'un matériau de construction en bois lamellé-collé It should also be noted that according to an essential feature of the invention, the layer of glulam arranged in the vertical direction, must comprise at least three to four elementary blades, to benefit from the effect of redistribution of the stresses of the blade the lowest locally on the adjacent vertical blades (parallel effect), increasing the number of vertical blades to reduce the resistance variability of the beams produced, and therefore increase their reliability. Figures 1, 2 and 3 illustrate, schematically, the three embodiments of a laminated timber construction material

réalisé conformément à l'invention. realized according to the invention.

Dans l'exemple illustré à la figure 1, une telle poutre se compose d'un ensemble lamellé-collé conventionnel ( 1), constitué de onze couches parallèles disposées horizontalement et, recollée dans un sens vertical, d'une couche ( 2) d'un lamellé-collé comportant cinq lamelles et disposée dans la zone la plus tendue, et donc orientée dans le sens o In the example illustrated in FIG. 1, such a beam is composed of a conventional laminated-glue assembly (1), consisting of eleven parallel layers arranged horizontally and, glued in a vertical direction, with a layer (2) of a glulam comprising five lamellae and arranged in the most taut zone, and therefore oriented in the direction o

s'exerce la flexion.exerts flexion.

Dans l'exemple illustré à la figure 2, le matériau conforme à l'invention se présente sous la forme d'une poutre également de section rectangulaire, constituée dans sa partie centrale d'un lamellé-collé conventionnel ( 1) comportant dix couches horizontales et, situées de part et d'autre de cette zone centrale ( 1), de deux couches ( 2) de lamellé-collé, In the example illustrated in Figure 2, the material according to the invention is in the form of a beam also of rectangular section, constituted in its central portion of a conventional glulam (1) comprising ten horizontal layers and, located on either side of this central zone (1), two layers (2) of glulam,

recollées dans le sens vertical, et constituées chacune de cinq lames. glued in the vertical direction, and each consisting of five blades.

La variante illustrée à la figure 3 d'un matériau conforme à l'invention, est constituée uniquement de couches ( 2) de lamellé-collé The variant illustrated in FIG. 3 of a material according to the invention consists only of layers (2) of glulam

disposées verticalement dans le sens o s'exerce la flexion. arranged vertically in the direction in which the flexion is exerted.

Grâce à une telle conception selon laquelle on positionne, dans la partie tendue de la poutre, au moins une épaisseur ( 2) de lamellé-collé, recollé dans un sens vertical, on retrouve donc une pluralité de lamelles ( 2 a,2 b) fonctionnant simultanément sur la surface tendue Par suite, si l'une de ces lamelles casse, les lamelles adjacentes supportent les contraintes, en se les redistribuant, et le système continue de résister Un tel fonctionnement s'apparente à un système parallèle très favorable d'un point de vue résistance ultime Cela permet d'augmenter la résistance moyenne de la poutre et limite considérablement l'existence de valeurs faibles résultant d'un problème d'aboutage ou d'un gros défaut local sur With such a design that is positioned in the stretched portion of the beam, at least one thickness (2) of glulam, glued in a vertical direction, there is therefore a plurality of lamellae (2a, 2b). Thus, if one of these lamellae breaks, the adjacent lamellae withstand the stresses, by redistributing them, and the system continues to resist. Such an operation is similar to a very favorable parallel system. This makes it possible to increase the average resistance of the beam and considerably limits the existence of weak values resulting from a problem of abutment or a large local defect on

une lame (noeud).a blade (knot).

D'une manière générale, on peut dire que si le coefficient de variation, rapport écart-type sur moyenne, du bois d'approvisionnement (les lames butes) est de 25 % par exemple, le coefficient de variation du bois lamellé-collé conventionnel sera de 18 à 20 %, et celui du bois réalisé conformément à l'invention de l'ordre de 10 à 13 % La réduction de cette variabilité est liée directement au gain de fiabilité et permet ainsi d'augmenter les valeurs de résistance utilisées par les spécialistes pour le In general, it can be said that if the coefficient of variation, the standard deviation ratio on average, of the supply wood (butts) is 25%, for example, the coefficient of variation of conventional glulam will be 18 to 20%, and the wood produced according to the invention of the order of 10 to 13% The reduction of this variability is directly related to the reliability gain and thus increases the resistance values used by specialists for the

dimensionnement des structures.dimensioning of structures.

Une telle conception permet d'obtenir des poutres ayant des valeurs admissibles de résistance supérieures de 30 à 40 % par rapport à des poutres réalisées en lamellé-collé classique On obtient également une évolution du module d'élasticité de 10 à 20 % par rapport aux normes Such a design makes it possible to obtain beams having acceptable strength values 30 to 40% greater than those of conventional glulam beams. An evolution of the modulus of elasticity of 10 to 20% is also obtained with respect to standards

actuelles des différents pays.different countries.

De plus, la qualité mécanique de la poutre est encore optimisée en triant les meilleures lames que l'on destine préférentiellement aux lames In addition, the mechanical quality of the beam is further optimized by sorting the best blades that are preferentially intended for the blades.

verticales.vertical.

Comme dit précédemment, dans le matériau conforme à l'invention, il convient d'avoir au minimum trois à quatre lames dans l'élément lamellécollé disposé verticalement dans la zone tendue Pour des largeurs de poutres faibles, par exemple inférieures à 110 mm, il conviendra d'utiliser des lames de environ 25 mm d'épaisseur par exemple pour réaliser l'élément disposé dans la zone tendue Pour des largeurs supérieures, des lames classiques de 33 mm d'épaisseur ou plus conviennent Bien entendu, la diminution d'épaisseur des lames de l'élément multi-colré disposé dans la zone tendue, est un paramètre d'optimisation en ce sens qu'il augmente le nombre de lames verticales As said before, in the material according to the invention, it is necessary to have at least three to four blades in the laminated element disposed vertically in the tensioned zone For weak beam widths, for example less than 110 mm, it should be used to use blades of about 25 mm thick for example to achieve the element arranged in the tensioned zone For greater widths, conventional blades of 33 mm thick or more are of course suitable for reducing thickness blades of the multi-colored element disposed in the tension zone, is an optimization parameter in that it increases the number of vertical blades

et ainsi qu'il réduit la variabilité de résistance des poutres. and thus reduces the resistance variability of the beams.

Il convient également de noter que le produit conforme à l'invention présente un autre avantage qui est que les valeurs mécaniques qui en découlent, sont valables pour toutes les sections Si la hauteur de la section augmente, dans le cadre d'un produit lamellé-collé conventionnel, des coefficients réducteurs interviennent pour réduire les valeurs admissibles, prenant en ce sens en compte des effets volumes It should also be noted that the product according to the invention has another advantage which is that the resulting mechanical values are valid for all sections. If the height of the section increases, in the context of a laminated product, conventional bonding, reducing coefficients are used to reduce the permissible values, taking into account effects of

négatifs sur la résistance de la poutre (cas de tous les systèmes sériels). negatives on the resistance of the beam (case of all serial systems).

Avec le produit conforme à l'invention, il n'y a pas d'effet volume, pour autant que l'élément disposé dans la zone tendue, représente au moins With the product according to the invention, there is no volume effect, provided that the element arranged in the tension zone, represents at least

% de la section.% of the section.

Un tel matériau peut être réalisé à partir de tous types de bois et selon les techniques conventionnelles de lamellation, techniques qui ne seront donc pas décrites par mesure de simplification Les propriétés mécaniques de la poutre seront déduites des propriétés des bois Such a material can be made from all types of wood and according to conventional lamellation techniques, techniques that will not be described by way of simplification The mechanical properties of the beam will be deduced from the properties of wood

d'approvisionnement (sapin, épicéa, pin, mélèze). supply (fir, spruce, pine, larch).

Claims

1 / building material based on glulam, characterized in that, if one considers said material during use, at least the outermost layer (2) most tensioned during work in bending is constituted a glued-laminated layer (2 a, 2 b), glued against the layer (1) which is adjacent to it in the direction of bending, for example in the vertical direction if the material is in the form of a beam of rectangular section, arranged vertically, and on which the force of

bending is exerted on the upper part of said beam.

2 / material according to claim 1, characterized in that it comprises a single layer (2) glulam, glued in the vertical direction, the other layers (1) consisting of lamellae glued in the direction

horizontal.

3 / material according to claim 1, characterized in that it comprises two layers (2) glulam, glued in the vertical direction, arranged on either side of a central layer (1) consisting of a glulam

horizontal.

4 / material according to claim 1, characterized in that it consists of a plurality of layers of glulam (2), arranged

vertically and arranged between them by gluing.

Material according to one of Claims 1 to 4, characterized in that

the laminated layer (2) arranged in the vertical direction comprises at least

minus three to four elementary blades.