bois (suite)
La structure physique du bois et son organisation cellulaire lui confèrent certaines qualités. C’est ainsi que le bois peut être considéré comme un isolant à divers points de vue. Lorsqu’il est sec, il est mauvais conducteur de la chaleur. Son coefficient de conductibilité thermique est faible si on le compare à ceux des autres matériaux de construction ; il varie de 0,12 à 0,18 suivant les essences, les plus isolantes étant les plus légères. On l’utilise en construction dans l’isolation thermique : sous-toitures, revêtements de murs, de cloisons, de sols. On lui préfère cependant les panneaux fabriqués spécialement à partir de fibre de bois, ou panneaux de fibres, dont le coefficient de conductibilité n’est que de 0,04. Au point de vue électrique, les propriétés varient beaucoup suivant le degré d’humidité. Un bois humide est un très bon conducteur ; un bois sec est un excellent isolant. Si on le stabilise dans cet état sec par un traitement spécial, on obtient des isolants remarquables, utilisés dans l’industrie électrique. Le bois peut aussi être utilisé pour l’isolation phonique et la correction acoustique. Là encore, les panneaux de fibres à base de bois défibré et réaggloméré ont des qualités d’isolation phonique nettement supérieures et sont utilisés pour la correction acoustique des salles de réunion ou des studios d’enregistrement. Enfin, dans la fabrication des instruments de musique, tables d’harmonie, instruments à cordes et à vent, le bois est pratiquement irremplaçable.
Propriétés mécaniques
Le bois reste très employé dans la construction des bâtiments, pour les charpentes, les ossatures, les parois, les cloisons et les murs, comme dans la construction navale et la fabrication de véhicules ou d’articles de sport, où jouent à la fois sa résistance et sa faible densité, qui le fait préférer dans certains cas à d’autres matériaux plus résistants, mais plus lourds. Son anisotropie étant très marquée, il existe de très fortes différences entre les résistances axiale et transversale. Dans chaque cas, il faut préciser l’orientation de l’effort par rapport aux fibres ainsi que le taux d’humidité, qui joue un très grand rôle, un bois sec étant plus résistant qu’un bois humide. Chaque essence a évidemment ses résistances propres, mais celles-ci dépendent beaucoup de la provenance et de la qualité technologique de l’échantillon. On a l’habitude de définir les caractéristiques mécaniques sur des bois secs et sans défauts : ce sont les essais de qualification qui permettent de comparer entre elles les différentes essences. On tient compte de la qualité technologique dans les essais d’utilisation, qui se font sur pièces réelles en vue d’un emploi bien déterminé. La résistance à la traction axiale est la plus forte des résistances du bois (de 800 à 1 500 bars suivant les essences) ; la résistance à la traction transversale est la plus faible (de 15 à 30 bars). La résistance à la compression axiale varie de 300 bars pour les essences tendres et légères à 400 à 500 bars pour les essences courantes, bois d’œuvre et de construction, pour atteindre 700 à 800 bars pour les essences tropicales dures. La résistance au cisaillement longitudinal est faible, car elle tient à la cohésion transversale des fibres. À la flexion, dans les poutraisons et les solivages, le bois se comporte bien, mais l’influence de l’essence est manifeste. Pour une même densité, certains bois sont raides et peu déformables, alors que d’autres sont souples et élastiques, comme le frêne ou l’hickory. On choisit, pour la construction, des bois de qualité intermédiaire, comme les résineux ou le chêne, qui allient à une bonne résistance de flexion une rigidité convenable.
Enfin, en raison de la disposition naturelle des fibres, certaines essences sont fissiles, comme le chêne ou le châtaignier (bois de fente), alors que d’autres sont très adhérentes, comme l’orme ou le noyer.
L’application au bois de la théorie de la résistance des matériaux est assez délicate. On doit presque élaborer des règles de calcul nouvelles qui tiennent compte de son caractère de matériau hétérogène, fibreux et anisotrope. Au point de vue de l’élasticité, les modules longitudinaux, différents pour chaque essence, doivent être mesurés dans les trois sens, axial, radial et tangentiel, les modules radial et transversal étant de l’ordre du 1/15 au 1/25 du module axial. Quant aux modules d’élasticité tranversale, ils sont extrêmement faibles. Il existe des bois fortement anisotropes : ce sont les bois légers, tendres, fissiles ; les bois lourds, à forte cohésion transversale, comme les bois tropicaux denses, ont une anisotropie plus faiblement marquée. Dans le calcul pratique des constructions, surtout dans les charpentes à grande portée, comme les charpentes lamellées collées, il faut d’abord faire choix de l’essence convenable, ensuite tenir compte de ses qualités technologiques, les défauts (nœuds, fentes, pente du fil sur l’axe) réagissant sur les qualités mécaniques. La détermination des résistances d’emploi se fait par essais directs sur pièces mises en œuvre ou fabriquées. Il existe des règlements d’utilisation qui fixent les contraintes pratiques admissibles à introduire dans les méthodes de calcul des pièces et des assemblages, ces derniers représentant les parties délicates de la réalisation des constructions en bois.
D’autre part, des classements spéciaux, ou classements par résistance, codifient les tolérances à admettre dans le choix des bois destinés à la construction et permettent d’adapter exactement le choix des essences et de leurs qualités au genre de la construction ainsi qu’à son calcul précis.
Enfin il faut ajouter que, par des traitements spéciaux, il est possible de conférer aux bois des caractéristiques mécaniques supérieures à leurs caractéristiques naturelles dans le cas d’utilisations spéciales telles que pièces de machine, coussinets, engrenages, etc.