OFPPT ROYAUME DU MAROC
SECTEUR : BTP SPECIALITE : CHEF DE CHANTIER TRAVAUX PUBLICS
NIVEAU : TECHNICIEN (APC) J uin.2007 MODULE 05 CONNAISSANCE
DESESSAIS DES MATERIAUX Office de la Formation Professionnelle et
de la Promotion du Travail DIRECTION RECHERCHE ET INGENIERIEDE
FORMATION RESUME THEORIQUE & GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES
OFPPT/DRIF/CDC/BTP Chef De Chantier Travaux Publics Rsum De Thorie
Et Guide De Travaux Pratique Module 05 : Connaissance Des Essais
Des Matriaux 1 REMERCIEMENTS La DRIF remercie les personnes qui ont
contribu llaboration du prsent document. Pour la supervision : M.
KhalidBAROUTIChef projet BTP Mme NajatIGGOUT Directeur du CDC BTP
M. AbdelazizEL ADAOUI Chef de Ple CDC /BTP Pour la conception :
Mr J IGOREANUDORUFormateuranimateurau CDC /BTP Pour la
validation : Mme GUNINA FatnaFormatrice animatrice au CDC /BTPMr
TABTIMohamedFormateuranimateur au CDC /BTP Les utilisateurs de ce
document sont invits communiquer la DRIF toutes les remarques et
suggestions afin de les prendre en considration pour
lenrichissement et lamlioration de ce programme. DRIF
OFPPT/DRIF/CDC/BTP Chef De Chantier Travaux Publics Rsum De Thorie
Et Guide De Travaux Pratique Module 05 : Connaissance Des Essais
Des Matriaux 2 SOMMAIRE : Prsentation du module . I.Rsum de thorie
:
1.Les caractristiques des granulats. a)Caractristiques physiques
b)Caractristiques mcaniques 2.Les caractristiques techniques du
boisa)Les proprits physiques .. b)Les proprits mcaniques . II.Guide
de travaux pratique . Prlvement dchantillons .. Masse volumique
apparente dun sol en place .. Les limites dAtterberg La limite de
retrait Essai Proctor Essai C.B.R. (Californien Bearing Ratio) .
Essai de sdimentation ..Analyse granulomtrique Equivalent de sable
. Essai de prise pour ciment . Essai du cne dAbrams (slump-test)
... III.Evaluation de fin de module IV.Liste bibliographique
OFPPT/DRIF/CDC/BTP Chef De Chantier Travaux Publics Rsum De Thorie
Et Guide De Travaux Pratique Module 05 : Connaissance Des Essais
Des Matriaux 3 MODULE 5 : CONNAISSANCE DES ESSAIS DES MATERIAUX
Dure : 72 heures OBJECTIF OPERATIONNEL DE PREMIER NIVEAU DE
COMPORTEMENT COMPORTEMENT ATTENDU Pour dmontrer sa comptence, le
stagiaire doit raliser des essais en laboratoire, sur les matriaux,
selon les conditions, les critres et la prcision qui suivent.
CONDITIONS DEVALUATION A partir : Des connaissances
accumules,Des rgles quil doit suivi, Utilisation correcte de
lquipement dun laboratoire; A laide : Des essais laborer,
Exploitation juste des rsultats, Dune documentation pertinente
:lois, rglements, etc. CRITERES GENERAUX DE PERFORMANCE Respect des
rgles dlaboration des essais, Exploitation juste des rsultats
obtenus, Mode demploi correcte du matriel; OFPPT/DRIF/CDC/BTP Chef
De Chantier Travaux Publics Rsum De Thorie Et Guide De Travaux
Pratique Module 05 : Connaissance Des Essais Des Matriaux 4
OBJECTIF OPERATIONNEL DE PREMIER NIVEAU DE COMPORTEMENT
PRECISIONSURLECOMPORTEMENTATTENDU CRITERESPARTICULIERS
DEPERFORMANCE A.Connatre les essais pour le bton frais. B.Connatre
les essais pour le bton durcis. C.Connatre les essais des sols in
situ. D.Connatre les essais des sols in laboratoire. Essais pour
ciment; Essais pour granulats; Essais pour leau de gchage; Essais
pour adjuvants; Essais de maniabilit; Dtermination du temps de
vibration; Essai de compression centrique; Essai de traction
directe; Essai de traction par fendage; Essai de traction par
flexion; Porosit et absorption; Essais non destructifs; La mthode
de la table ou vrine; Pntromtre statique; Pntromtre dynamique;
Mthodes de forage; masse volumique apparente; limite dAtterberg;
essai Proctor; essai Californian Bearing Ratio; essai de
Casagrande; essai de sdimentation; etc. OFPPT/DRIF/CDC/BTP Chef De
Chantier Travaux Publics Rsum De Thorie Et Guide De Travaux
Pratique Module 05 : Connaissance Des Essais Des Matriaux
5OBJECTIFS OPERATIONNELS DE SECOND NIVEAU LE SRAGIAIRE DOIT AVOIR
LES SAVOIR, SAVOIR FAIRE OUSAVOIR TRENECESSAIRES POUR LATTEINTE DE
LOBJ ECTIF DE PREMIER NIVEAU, TELS QUE : A)Avant dapprendre
connatre les essais pour le bton frais, le stagiairedoit :
a)Connatre les composants dun mlange du bton , b)Connatre les
essais ncessaires pour chaque composant, c)Connatre les phases
quand ces essais sont ncessaires; B) Avant dapprendre connatre les
essais pour le bton durcis, le stagiaire doit : a)Connatre la
mthode de prlvement des prouves , b)Connatre les mthodes de
conservation des prouves jusqu lessai, c)Connatre les dlais
ncessaires pour effectuer ces essais; C) Avant dapprendre les
essais des sols in situ, le stagiaire doit : a)Connatre les
diffrents types des sols, b)Connatre les mthodes pour identifier un
type de sol, c)Connatre le mode de distribution des efforts en
sols; D) Avant dapprendre les essais des sols en laboratoire, le
stagiaire doit : a)Connatre les mthodes dchantillonnage des
matriaux pour essais, b)Connatre les abaques de donns pour
dterminer les rsultats des essais, c)Connatre limportance de ces
essais pour la stabilit et la sret des btiments; PRESENTATION DU
MODULE OFPPT/DRIF/CDC/BTP Chef De Chantier Travaux Publics Rsum De
Thorie Et Guide De Travaux Pratique Module 05 : Connaissance Des
Essais Des Matriaux 6 Le module : Connaissance des essais des
matriaux , sapprend pendant le premiresemestre de formation, donc
dans le premier anne de formation. Cet module est conu autour du
processus de la construction de btiment. Les thmes dvelopp
recouvrent la fois des tapes de lacte de construire (tudes,
excution) et des thmes transversaux ( contrle/auto contrle,
relation client fournisseur). Limportance des grandes tapes de
droulement des activits dapprentissage des Connaissance des essais
des matriaux , est de connatre le but et les objectifs suivants :
Pouvoir dfinir les principaux essais des matriaux ; Connatre les
modes opratoires des essais ; Comprendre limportance des essais des
matriaux ; Matriser les rgles dexploitation des rsultats ; Grer et
organiser les essais ncessaires pour un chantier ; Dure : 72 heures
Thorie=18 heures Pratique =48 heures Epreuve = 6 heures
OFPPT/DRIF/CDC/BTP Chef De Chantier Travaux Publics Rsum De Thorie
Et Guide De Travaux Pratique Module 05 : Connaissance Des Essais
Des Matriaux 7 MODULE N 05 : CONNAISSANCEDESESSAISDESMATERIAUX
RESUME DE THEORIE OFPPT/DRIF/CDC/BTP Chef De Chantier Travaux
Publics Rsum De Thorie Et Guide De Travaux Pratique Module 05 :
Connaissance Des Essais Des Matriaux 8 I.1. Les caractristiques des
granulats I. 1. a. Caractristiques physiques I.1. a. 1. Dimensions
nominales Dfinition :les granulats sont des graines de sol avec les
dimensionsentre 0,08 mm et 80 mm. Au-dessous de 0,08 mm on trouve
les fillers, farines ou fines ; et au-dessus de 80 mm on trouve les
moellons ou les galets. Les dimensions nominales reprsente la
longueur du ct form par les trous des tamis. Ces dimensions
nominales (d ou D, en mm) sont normalises comme ensuite :
0,0800,100 0,125 0,160 0,200 0,250 0,315 0,400 0,500 0,630
0,8001,000 1,250 1,600 2,000 2,500 3,150 4,000 5,000 6,300 8,000
10,00 12,50 16,00 20,00 25,00 31,50 40,00 50,00 63,00 80,00 La
terminologie usuelle des granulats, selon leurs dimensions
nominales est indique dans la norme : NFP 18.101 ; et on trouves
les catgories suivantes : -Classes granulaire un granulat est
caractris du point de vue granulaire, par sa classe d/D ; cela
signifiant que (d) dsigne la plus petite dimension et (D) la plus
grande dimension des grains (par exemple : 20/40 mm) ; -Granulat
lmentaire est un granulat entirement retenu sur le tamis D(i) ; et
passant entirement travers le tamis D(i+1) ; o D(i) et D(i+1) sont
dimensions nominales conscutives ; -Granulat compos est un mlange
de deux ou plusieurs granulats lmentaires diffrents, tous les
granulats commerciaux entrent dans la classe des granulats composs
; II.1. a. 2. Granulomtrie Dfinition : la granulomtrie permet de
dterminer lchelonnement desdimensions des grains contenus dans un
granulat. Lanalyse de granulomtrie consiste tamiser le granulat sur
une srie de tamis maille carre, de dimensions douverture
dcroissantes et peser le refus sur chaque tamis. Les ouvertures
carres des tamis sont normalises de 0,08 80 mm.Selon les dimensions
de granulat, on a les sables (de 0,08 5 mm.) gravillons (de 5 20
mm.) et cailloux (de 20 80 mm.)A leur tours, chacune de ces
catgories se divise en trois classes dlments : fins, moyens et
gros.
OFPPT/DRIF/CDC/BTP Chef De Chantier Travaux Publics Rsum De
Thorie Et Guide De Travaux Pratique Module 05 : Connaissance Des
Essais Des Matriaux 9 Si on prend sur ordonn les dimensions de
mailles des tamis et sur abscisse le pourcentage de granulat qui
reste sur chaque tamis, on peut tracer une courbe qui sappelle la
courbe granulomtrique dun mlange de granulats. La forme idale dune
courbe granulomtrique est reprsente sur le schma ci-dessous :
OFPPT/DRIF/CDC/BTP Chef De Chantier Travaux Publics Rsum De Thorie
Et Guide De Travaux Pratique Module 05 : Connaissance Des Essais
Des Matriaux 10 APPELATION MAILLE DES TAMIS Fillers, farines ou
fines 80 mm La courbe granulomtrique exprime les pourcentages
cumuls, en poids, de grains passant des tamis successifs. Par
exemple un sable 0/5 peut se composer de 95% de grains de 2,50 5,00
mm et de 5% de grains de 0 2,50 mm ; il est donc indispensable de
fixer la proportion de grains fins, moyens, et gros. La forme de la
courbe granulomtrique renseigne immdiatement sur la granularit du
granulat, comme en suite : -courbe en forme de doucine granulat
courant (bon) ; -courbe convexe vers le haut granulat riche en
lments fins ; -courbe concave vers le bas granulat pauvre en lments
fins ; -courbe prsentant un palier il manque les lments moyens ;
III.1. a. 3.Module de finesse Dfinition : le module de finesse dun
granulat est gale au 1/100 me de la somme des refus, exprims en
pourcentages de poids sur les diffrents tamis de la srie suivante :
0,08 ; 0,016 ; 0,315 ; 0,63 ; 1,25 ; 5,0 ; 10,0 ; 20,0 ; 40,0 ;
80,0 ; Onpeut constater que le module de finesse sera dautant plus
petit que le granulat sera plus riche en lments fins. Les essais
ont montr que les sables ayant un module de finesse voisin de 2,5 ;
donne les meilleurs rsultats pour la fabrication du bton. La
relation de calcul est : 100 (q1 +q2 +q3 +q4) Sable nr. 1
=--------------------------------- ; 100 OFPPT/DRIF/CDC/BTP Chef De
Chantier Travaux Publics Rsum De Thorie Et Guide De Travaux
Pratique Module 05 : Connaissance Des Essais Des Matriaux 11 IV.1.
a. 4.Le coefficient daplatissement Dfinition : le coefficient
daplatissement, coefficient volumtrique moyen, cest le rapport
entre le volume absolu des grains du gravierconsidr et le volume
des sphres circonscritescorrespondantes. V Moyen = -------------- x
d3 6 Dans ce cas un faible coefficient correspond un chantillon de
gravier contenant beaucoup deplaquettes et daiguilles. Il est
ncessaire que les coefficients daplatissement pour le gravier
soient au moins : -les gravillons :V >0,15 ; -les cailloux : V
>0,11 ;Un granulat de forme anguleuse est prjudiciable une bonne
maniabilit du bton, la compacit et la rsistance mcanique des
mortiers et btons. I. 1. b.Les caractristiques mcaniques des
granulats Les caractristiques mcaniques des granulats ne sont pas
dtermines par des essais habituels de traction ou de compression,
mais par des essai tenant de reproduire certaines sollicitations
propres des usagers spcifiques des granulats, comme par exemple :
le degr dusure pour les granulats des btons routiers. I. 1. b.
1.Lessai Los Angeles Dfinition : le principe de cet essai est la
dtermination de la rsistance la fragmentation par chocs et lusure
par frottements rciproques. Cet essai fait lobjet des normes NFP
18.573 et lessai concerne les pierres casses ainsi que les grains
concasss. La machine Los Angeles comporte un cylindre creux en
acier, ferm ses deux bouts, dun diamtre intrieure de 711 mm et
ayant une longueur intrieure de 508 mm. Le cylindre est mont sur
deux axes fixs sur ses fonds et il y a une ouverture latralement
sur le cylindre pour lintroductiondes granulats. La charge abrasive
(dune manire qui use par frottement) est constituepar des boulets
de fonte en nombre prcis. OFPPT/DRIF/CDC/BTP Chef De Chantier
Travaux Publics Rsum De Thorie Et Guide De Travaux Pratique Module
05 : Connaissance Des Essais Des Matriaux 12 Lchantillon dessai
comporte un granulat propre et dessch ltuve, qui doit se rapprocher
le plus possible de la granulomtrie relle utilise pour les travaux.
La machine est mise en route la vitesse de 30 33 tours par minute,
en adoptant un cycle de 500 ou 1000 tours suivant la granulomtrie.
Lchantillon est tamis et lon recueille le refus que lon pse ; on
calcule ensuite le pourcentage dusure : (poids initial poids
finale) L0A0 =---------------------------------------- X 100 ;
Poids initial Le coefficient Los Angeles calcul partir du passant
au tamis de 1,6 mm mesur en fin dessai, caractrise le granulat. On
peut admettre que lessai est satisfaisant lorsque le pourcentage
dusure est infrieur 25 ou 30%. Pour des granulats susceptibles dtre
soumis aux effets de gel, on peut mesurer le coefficient Los
Angeles aprs une srie de 25 cycles gel/dgel (-25C ;+25C) et le
comparer au coefficient de rfrence. En pratique un moyen de contrle
plus simple consiste de placer le granulat entre deux plaquettes
dacier de 5 mm dpaisseur et de le soumettre une pression statique.
Dans ces conditions un gravillon 5/10 doit rsister une pression de
16 kg ; pendant que un gravillon 10/20 doit rsister une pression de
26 kg. I. 2.La caractristique technique du bois I. 2. A.Les
proprits physiques I. 2. A. 1. LA COULEUR. Dfinition : cest
limpression visuelle due aux pigments propres chaquearbre.
Leboisdechaqueespcedarbreprsenteunecouleurquiluiestpropre.
Ellevarielgrementaveclanaturedusol,leclimat,lesmaladiesetles
blessures de larbre. La couleur du bois travers le monde varie du
blanc au noir en passant par le jaune, le rouge, le violet, etc.
Lair et la lumire influent sur la teinte des bois dbits : elle
saccentue pour les rsineux, le chne, lacajou ; elle sattnue pour
laune, le bois de rose, etc. Un bois altr prsente toujours une
coloration anormale. OFPPT/DRIF/CDC/BTP Chef De Chantier Travaux
Publics Rsum De Thorie Et Guide De Travaux Pratique Module 05 :
Connaissance Des Essais Des Matriaux 13 I. 2. A. 2.LODEUR.
Dfinition : Particularits perceptibles de manire olfactive. La
scrtion des produits labors par larbre donne au bois une odeur
spcifique plus au moins forte qui saffaiblit au schage. Lodeur est
: assez forte pour le bois du cdre, du cyprs, du thuya ; agrable
pour la bois de rose ; nausabonde lorsque le bois est altr. I. 2.
A. 3. HYGROSCOPICITE. Dfinition : aptitude du bois absorber
lhumidit de lair. Facteurs influents : essence ; lieu et conditions
de croissance ; partie de larbre concerne ; temprature ambiante et
tat hygromtrique de lair. Leau dans le bois, peut tre dans les
formes suivantes :- Eau libre : Remplit les cellules quand leurs
membranes sont saturation. - Eau dimprgnation : Situe dans les
membranes cellulaires. - Eau de constitution : Avec la matire
ligneuse, fait partie de la composition chimique du bois. La norme
de rfrence (internationale) fixe 12% le taux dhumidit. Dnomination
de rfrences Variations I. 2. A. 4.Humidit Dans larbre vivant, le
bois est gorg deau. Le bois vert est inemployable : on doit
attendre quils soient secs. OFPPT/DRIF/CDC/BTP Chef De Chantier
Travaux Publics Rsum De Thorie Et Guide De Travaux Pratique Module
05 : Connaissance Des Essais Des Matriaux 14
Cettedessiccationdemandedutempsparcequeleau,retenueparles
substancescollodalesquiformentlamassedubois,nepeuttrelibre
quaprstransformationlentedecessubstances :cestlephnomnede
vieillissement.Dellobligationdenemettreenuvreleboisquassez
longtemps aprs abatage ou de le vieillir artificiellement.Quand le
bois est en quilibre dhumidit avec latmosphre ambiante on dit quil
est sec lair : normalement il contient alors 15% de son poids deau.
Maisconstamment,enraisondesanaturechimique,lateneureneaudu bois se
modifie : dans lair humide il prend de leau, il en perd dans lair
plus sec. Il en rsulte des variations de volume, gonflement ou
retrait.Mais le bois tant anisotrope, gonflement et retrait sont
ingaux dans les trois sens :axial,radial,tangentiel.Leboissedforme
:iljoue,sevoile,se gondole. Lhygroscopicit et rtractibilit qui en
sont la consquence,ont des effets fcheux pour certains emplois,
notamment en menuiserie. On distingue : leau de constitution
combine avec la matire ligneuse qui disparat avec : - la
destruction du bois ; - leffet dune chaleur prolonge. leau
dimprgnation contenue dans les membranes des cellules ; leau libre
qui remplit les vides des tissus lorsque les membranes cellulaires
sont satures deau. a) - Lvaluation du degr dhumidit H%. Cest la
teneur dun bois en eau par rapport son poids ltat sec. On lvalue :
a.1) par peses. Pour obtenir une mesure prcise, il faut connatre le
poids dprouvettes ltat : - humide ; - puis anhydre, aprs un sjour
prolong dans une tuve. H% = - Ph tant le poids de lprouvette ltat
humide ; - Po le poids de lprouvette ltat anhydre. Technique
opratoire : dcouperauminimumtroiscubesde20mmdarteplusde60cmde
lextrmit dune planche (fig. ; 1 et 2);
placerimmdiatementlesprouvettesdbarrassesdeleursbavures
dusinagedansunetuvechauffe100105C,ventile,jusqu lobtention dun
poids constant (fig. 3, photo 4); peser les prouvettes avec une
balance trs sensible ;
calculerlamoyennearithmtiquedupoidsdesprouvettes(conserverces
derniresdansundessiccateurchloruredecalciumsiellesnesontpas peses
immdiatement la sortie de ltuve). Ph - Po Po X 100
OFPPT/DRIF/CDC/BTP Chef De Chantier Travaux Publics Rsum De Thorie
Et Guide De Travaux Pratique Module 05 : Connaissance Des Essais
Des Matriaux 15 Exemple : Le degr dhumidit du bois, si Ph =30 gr,Po
=25 gr, est : X 100 =20% Sur 100 Kg de bois, il y a 20 Kg deau et
80 Kg de matire sche. Remarque : Lopration dcrite : est assez
longue raliser ; elle dtruit la pice de bois puisquil faut dtacher
des cubes loin des extrmits ; mais elle permet dtalonner les
appareils lectriques. a.2) avec des hygromtres lectriques aliments
en courant par une magnto, le secteur ou une pile comme sur la
figure ci-dessus. Ils donnent immdiatement le degr dhumidit des
bois compris entre 6 et 25 % 1 % prs. Ils sont utiles : lors de
transactions commerciales ; au cours des oprations dusinage et de
collage pour prvenir les dformations des pices causes par une
rpartition irrgulire de lhumidit. Ces appareils ne peuvent servir
lorsque le bois : est mouill par la pluie, la rose ou le brouillard
; sort dun schoir ; est recouvert de peinture, de vernis ou
dencaustique. 30 25 25 OFPPT/DRIF/CDC/BTP Chef De Chantier Travaux
Publics Rsum De Thorie Et Guide De Travaux Pratique Module 05 :
Connaissance Des Essais Des Matriaux 16 Deux types dhygromtres :
lhygromtre rsistance lectrique, dun usage courant ; La technique
dutilisation de lappareil consiste :
ltalonnerpourlessencedontledegrdhumiditest mesurer ;
placerleslectrodesplatesoupointesplusde50cmde lextrmit des pices de
bois ; lire le degr dhumidit indiqu sur un cran lhygromtre capacit
lectrique du bois fonctionnant avec un courant haute frquence. Peu
utilis, Il exige pour viter les erreurs de mesure : de connatre la
densit prcise du bois ; dappliquer les lectrodes sur des surfaces
parfaitement planes. b) - Les variations du degr dhumidit du bois.
b.1) le bois de larbre sur pied, contient une grande quantit deau
qui varie avec les essences.
Ledegrdhumiditdunboisvertprovenantdunarbrefrachementabattu
varieentre40et60%etparfoisplus.Cettehumiditnestpasrpartie
uniformmentdanstoutelamassedubois :elleestplusgrandeaupied quau
sommet de larbre, plus grande aussi dans les tissus vivants
(aubier) que dans les tissus morts (duramen) o leau ne circule
plus. b.2) plong dans leau, le bois peut en absorber jusqu 200 % de
son poids tandis quil conserve des gaz dans ses tissus. b.3) le
bois expos lair perd : dabord, leau libre. On dit que le point de
saturation est atteint lorsque leau dimprgnation seule subsiste. Il
varie autour du 30 % selon les essences ; puis, leau dimprgnation.
Sous le climat tempr, cette eau squilibre aprs un certain temps 13
% pendant les mois secs, 17 % pendant les mois humides (moyenne 15
%). c)Le degr de lhumidit dutilisation A chaque type datmosphre,
correspondent : une temprature et un tat hygromtrique de lair ; un
degr dhumidit dquilibre des bois. Le retrait ou le gonflement du
bois sont vits lorsque le degr dhumidit indiqu ci-dessous est
respect. OFPPT/DRIF/CDC/BTP Chef De Chantier Travaux Publics Rsum
De Thorie Et Guide De Travaux Pratique Module 05 : Connaissance Des
Essais Des Matriaux 17 Degr dhumiditQualification du boisEmploi du
bois Au-dessus de 30 %VertConstructions hydrauliques 30 23
%Mi-secConstructions expos la pluie 22 18 %Commercialement
secConstructionsdansunlocal ouvert 17 13 %Sec
lairConstructionsdansunlocal chauff Au-dessous de 13
%DesschConstructions dans un local trs chauff 0 %AnhydrePas utilis
d)Limportance de connatre lhumidit La teneur en humidit dun bois
agit : -sursesqualitsdeconservationlairlibre.Au-dessusde20%
dhumidit, la vie des champignons est favorise.
-sursespropritsmcaniques.Au-dessous du point de saturation, les
proprits mcaniques statistiques du bois samliorent progressivement
au fur et mesure que le degr dhumidit diminue. -sur ses dimensions
radiales et tangentielles I. 2. A. 5. LA RETRACTABILITE Cest la
proprit du bois de diminuer de volume et de dimensions lorsque son
degr dhumidit sabaisse au dessous du point de saturation. Elle se
manifeste diffremment dans trois directions orthogonales : axiale,
radiale et tangentielle. Lorsque le bois : perd de lhumidit, son
volume diminue et il prend du retrait ; absorbe de lhumidit, son
volume augmente et il gonfle. La rtractibilit du bois est en
rapport avec : sa densit ; un bois dur, dense, nerveux (chne, htre)
connat un retrait important ; la largeurs des cernes ; un chne avec
des cernes larges est plus nerveux et prsente un retrait plus
important quun chne accroissements fins, comme sur le schma
ci-dessous : OFPPT/DRIF/CDC/BTP Chef De Chantier Travaux Publics
Rsum De Thorie Et Guide De Travaux Pratique Module 05 :
Connaissance Des Essais Des Matriaux 18 Les effets de la
rtractabilit ne changent pas avec lge du bois. On distingue : a) Le
retrait volumtrique total B%.
Cestlavariationdevolumeentreltatsaturetltatanhydredubois.Elleest
sensiblement proportionnelle aux variations dhumidit : B % = ; Vs =
tant le volume de lprouvette ltat satur ; Va = le volume de
lprouvette ltat anhydre. Rtractibilit totaleQualification des
boisUtilisation 20 15 %Fort retraitGrumes grandes fentes de
dessiccation dbiter rapidement : chne, charme, frne. 15 10 %Moyen
retraitGrumes fentes moyennes, conserves en bois rond : rsineux. 10
5 %Faible retraitGrumes petites fentes : en menuiserie et droulage
: peuplier. b) La valeur du coefficient de rtractibilit volumtrique
(v). Il mesure laptitude du bois changer de volume. Lorsque le
coefficient de rtractabilit volumtrique (v) et le retrait
volumtrique (B) sont faibles, le bois se dforme peu. Si aest le
coefficient de rtractibilit axiale, rradiale, ttangentielle, v
volumtrique, la rtractibilit volumtrique est pratiquement : v = r +
t. Vs - Va Va x 100 OFPPT/DRIF/CDC/BTP Chef De Chantier Travaux
Publics Rsum De Thorie Et Guide De Travaux Pratique Module 05 :
Connaissance Des Essais Des Matriaux 19 La lecture du graphique
ci-dessus permet de constater que: a) quen direction axiale, le
retrait est trs faible et pratiquement ngligeable (a) b) quen
direction transversale, le retrait tangentiel (t) est une fois et
demie trois fois plus fort selon les essences que le retrait radial
(r). Valeur du coefficient de rtractibilit Qualification des bois
Utilisation 0,55 % 1% 0,35 % 0,55% 0,15 % 0,35% Trs nerveux.
Nerveux Peu nerveux Bois dbiter sur quartier : chne dur, Bois de
qualit charpente : chne Bois de qualit menuiserie et bnisterie :
rsineux, noyer Remarque : Le degr dhumidit au point de saturation
est donn par la formule : S% = dans laquelle (B) et (V) sont les
grandeurs qui viennent dtre dfinies. Mthodes de calcul : on utilise
au minimum 3 prouvettes cubiques de 20 mm darte dont on connat le
volume par : - calcul 1/10e prs ; - le volume deau ou de mercure
dplac, les prouvettes tant enduites dune mince couche de paraffine.
c)La rpercussion du retrait. Il se manifeste : -transversalement,
ce qui cause des fentes (fig.12 et 13) et modifie les dimensions
des pices de bois. Le retrait moyen pour 1% de variation du degr
dhumidit est : radialement pour : - les bois tendres (rsineux, chne
tendre) =0,10 0,15 % ; - les bois durs (freine, chne dur)=0,15 0,20
%. tangentiellement pour : -les bois tendres ...=0,20 0,30 % ; -les
bois durs .=0,30 0,40 %. B V OFPPT/DRIF/CDC/BTP Chef De Chantier
Travaux Publics Rsum De Thorie Et Guide De Travaux Pratique Module
05 : Connaissance Des Essais Des Matriaux 20 Problme rsoudre : Quel
retrait radial subit un madrier en pica (bois tendre) de 230 mm de
large si, au cours du schage, le degr dhumidit baisse de 25 15 % ?
- Le retrait est : 0,15 x (25 -15) =0,15 x 10 =1,50 %
dou1,50 x 230 100 La forme des pices de bois (comme sur la
figure ci-dessous) Les planches dbites radialement (R) se rtractent
peu en largeur, 3 fois plus en paisseur, Elles restent planes. Les
planches dbites tangentiellement aux couches annuelles sont : - sur
faux quartier (FQ). Elles restent planes et se rtractent surtout en
largeur. Elles conviennent pour les surfaces larges ; - sur fausse
dosse (FD). Elles se cintrent en forme de tuiles romaines cause des
lments tangentiels plus rtractables que les lmentsradiaux. Elles
conviennent aux surfaces troites. Remarques : Les fentes de schage
ont lorientation des rayons ligneux. Les pices de bois o reste le
cur de larbre se dforment au schage et sont inutilisable (fig. 15).
b) longitudinalement. Normalement, le retrait est de lordre de 0,2
0,3 %. Il cre des tensions internes lorsque lhumidit du bois nest
pas rpartie uniformment. Cela occasionne des dformations au cours
des usinages et aprs la mise en uvre des bois. Le retrait anormal
de 1 2 % de certains bois (veine rouge, bois de tension et de
compression) donne des pices gauches inutilisables (fig. 16 et 17).
D - Les remdes la rtractabilit. Ils consistent :
dbiterlesboisnerveuxsur quartier ; utiliserdesboisdontledegr
dhumiditestquilibravecltat hygromtrique de lair ambiant ;
mettreenuvre,pourcertains travaux,desboisdontlesretraits
radialettangentielsont sensiblementlesmmes ;ex. : lacajou, le
noyer, le tilleul ; laisserdujeudansles embrvements en bois de fil
; enrober dune couche protectrice les bois mis en uvre. =3,45 mm
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Et Guide De Travaux Pratique Module 05 : Connaissance Des Essais
Des Matriaux 21 I. 2. A. 6. LA DENSITE OU POIDS SPECIFIQUE APPARENT
Cest le rapport de la masse au volume mesur au mme tat dhumidit. On
distingue deux termes : -la densit relle du bois, celle de la
cellulose et de la lignine qui constituent les parois des cellules
: 1,54 environ ; -la densit correspondant au volume du bois. Elle
est infrieure la densit relle cause des vides cellulaires. Elle
varie avec les essences, leur condition de vie et leur degr
dhumidit. a)Lvaluation de la densit du bois A laide dprouvettes de
20 mm darte, on calcule : -la densit DH un degr dhumidit H au
dessous du point de saturation en appliquant la formule : DH = MH,
tant la masse en grammes de lprouvette, VH, le volume en cm de
lprouvette. - la densit DH un degr dhumidit H en connaissant le
degr dhumidit H du bois avec la formule : DH =DH [ 1- - v, tant le
coefficient de rtractabilit, - H, le degr dhumidit. -la densit D15
au degr dhumidit de15% avec la formule : D15 =DH [1-] ] ] b) La
valeur de la densit des rsineux et des feuilles Les valeurs
usuelles pour la densit des diffrents types du bois, on peut le
trouver dans le tableau suivant : MH VH (1 v) ( H - H)100 (1 - v )
( H -15 ) 100 OFPPT/DRIF/CDC/BTP Chef De Chantier Travaux Publics
Rsum De Thorie Et Guide De Travaux Pratique Module 05 :
Connaissance Des Essais Des Matriaux 22 Densit 15% Qualification
des bois Exemples titre indicatif Au-dessous de 0,4 0,4 0,5 0,5 0,6
0,6 0,7 Au-dessous de 0,7 Au-dessous de 0,5 0,5 0,65 0,65 0,80 0,80
1,00 Au-dessous de 1,00 Rsineux Trs lgers Lgers Mi-lourds Lourds
Trs lourds Feuillus Trs lgers Lgers Mi-lourds Lourds Trs lourds Pin
Weymouth Epica, sapin Pin sylvestre Pin de laricio, mlze Pitchpin
Tilleul, okoum Peuplier, aune, avodir Chne, frne, htre, Charme,
sorbier, Azob. c)Les variations de densit. La densit peut varier
selon le point du prlvement. Les causes en sont : la vie de larbre
influence par la nature du sol, le climat, laltitude et le
traitement de la fort ; le dveloppement plus ou moins important du
bois de printemps (initial) et celui dt (final) dans les cernes ;
On constate des variations de densit suivant : la largeur des
cernes ; chez les rsineux, avec : - des cernes fins et rguliers, la
densit est forte,- des cernes larges, elle est plus faible. chez
les feuillus : - homognes, la densit des bois est indpendante de la
largeur des cernes, - htrognes, elle augmente avec lpaisseur du
bois dt. la partie de larbre : le bois de la patte est dense ; le
bois des branches : - de rsineux est plus dense que celui du tronc
; -de feuillus est moins dense que celui du tronc. I. 2. A. 7.LA
DILATATION .
Souslinfluencedelachaleur,leboissedilatemaisenmmetemps,il
prendreduretraitavecunepertedhumidit.Ladilatationduboisest
ngligeable, le retrait tant plus important. OFPPT/DRIF/CDC/BTP Chef
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Pratique Module 05 : Connaissance Des Essais Des Matriaux 23
LecoefficientdedilatationKduboisestlepourcentagedelavariation
dimensionnelle%(sensaxial,radialettangentiel)pouruncartde
temprature de 1C.
K = l - tant la longueur initiale,n - la variation de
longueur,t2 t1est lcart de temprature.
Lecoefficientdedilatationesthuitdixfoisplusimportantdanslesens
transversal que dans le sens axial. MatriauxCoefficient de
dilatabilit Bois (sens radial ou tangentiel)Bois (sens axial) 0,514
x 104 0,060 x 104 Remarque
:Lafaibledilatationduboisdanslesensaxialfaitquonlutilise pour
construire : des instruments de mesure et des appareils
scientifiques ; des charpentes qui nexercent pas une forte pousse
sur les murs en cas dincendie comme les charpentes mtalliques. I.
2. A. 8.LA CONDUCTIBILITE THERMIQUE. Le bois est mauvais conducteur
de la chaleur cause : de sa structure cellulaire qui emprisonne de
lair, de sa composition cellulosique.
Laconductibilitthermiqueduboisvarieaveclesessences,ledegr dhumidit
et le sens de la transmission. Elle est plus grande dans le sens
axial que dans le sens transversal.
1Lecoefficientdelaconductibilitthermique(lambda).C estla quantit de
chaleur qui traverse un mtre carr de bois dun mtre dpaisseur,
parheure, pour une diffrence de temprature de 1C entre les deux
faces, exprime en Watt/mC (1W =0,860 kcal/h, 1 kcal/h =1,163 W).
Matriaux Coefficient en kcal/h Panneaux de fibre de boisBois de
rsineux (sens axial) 0,03 0,04 0,15 0,20
2LeCoefficientdeconductibilit(C) caractrise lchange thermique en
fonction de lpaisseur de la pice de bois. n l (t2 t1)
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Des Matriaux 24 C =
O (e) est lpaisseur, en mtres. Exemple : Le Coefficient de
conductibilit dun panneau de fibres de 1 cmdpaisseur est : ==3 I.
2. A. 9.LA CONDUCTIBILITEPHONIQUE. Lorsquune nergie sonore frappe
un corps sparant deux milieux : une partie de lnergie est rflchie ;
une partie est transmise dans lautre milieu ; une partie est
absorbe par le corps lui-mme. Lamortissement du bruit avec quelques
matriaux bois. Absorption du bruit en (%) de la puissance reue
suivant les frquences. Matriaux Epaisseur, en (cm) 256 1 0244 096
Rsineux massif Panneaux de fibres 2,00 1,20 12 218 30 11 30 Le bois
et ses drivs sont intressants pour amoindrir les phnomnes dcho et
de rsonances. 3.1.10 LA CONDUCTIBILITEELECTRIQUE. Le bois sec est
mauvais conducteur de llectricit. Sa rsistivit dcrot avec
unelvationdudegrdhumiditpourresterconstanteau-dessusdupointde
saturation. Pour un mme degr dhumidit, la rsistance lectrique du
bois dpend de lessence, de la densit et du sens dans lequel les
mesures son faites.
Elleest24foisplusimportantedanslesensaxialquedanslesens
transversal, plus forte tangentiellement que radialement.
Larsistancelectriquecrotavecladensitdesbois.Elleestplusleve pour
les essences qui contiennent desrsines et des huiles que pour
celles qui en sont dpourvues. Le bois sec : enrob de peinture ou de
verni convient pour un courant basse tension ; baklis convient pour
un courant haute tension. Degr dhumidit en H %Rsistivit
transversale en mgohms/cm 722 000 e 0,03 0,01 OFPPT/DRIF/CDC/BTP
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Pratique Module 05 : Connaissance Des Essais Des Matriaux 25 I. 2.
B. Les proprits mcaniques du bois Ces proprits sont tudies
exprimentalement par des essais en laboratoire avec des appareils
appropris. Les essais permettent de dterminer : la contrainte la
rupture en faisant agir une force croissante jusqu' la rupture ;
elle est exprime en kilogrammes par centimtre carr sur la section
de la pice (kgf/cm2) ; la contrainte admissible ou fatigues de
scurit (R) utile pour calculer les sections des pices mises en
uvre. Au cours de ces essais, lon tient compte : 1 De la densit du
bois qui peut varie suivant : a) la vie de larbre qui se droule sur
un trs long temps ; b) la structure diffrente du bois de printemps
et du bois dt. 2 De lhumidit - la rsistance mcanique du bois est :
a) constante au-dessus du point de saturation ; b) variable
au-dessus de ce point. Elle diminue avec une augmentation du degr
dhumidit entre ltat anhydre et le point de saturation. Par exemple,
en compression axiale, la rsistance du bois baisse de 4% pour 1%
dhumidit en plus. Remarque : Un coefficient de correction dit tenue
dhumidit est appliqu pour les calculs de compression axiale et de
flexion lorsque les prouvettes prsentent un degr dhumidit infrieur
15%. Pour les autres essais, on nglige cette correction si les
prouvettes possdent un degr dhumidit voisin de 15%. I. 2. B. 1.LA
RESISTANCE A LA COMPRESSION Lanisotropie du bois se manifeste
lorsquil subit les effets de compression : dans le sens axial, en
bout, le bois se rvle dur et rsistant (fig.19) ; dans le sens
transversal, de flanc, le bois est assez tendre et peu rsistant I.
2. B. 1. a. LA COMPRESSION AXIALE - dite en bout . Pour les pices
courtes quand leur longueur ne dpasse pas cinq fois la largeur du
plus petit ct. La mthode dessai - consiste craser un prisme de base
carre mesurant 2 cm de ct et 6 cm de hauteur entre les plateaux
dune machine qui donne la charge de rupture de lprouvette comme sur
la figure ci-dessous : OFPPT/DRIF/CDC/BTP Chef De Chantier Travaux
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Connaissance Des Essais Des Matriaux 26 Lclatement de celle-ci se
produit :selon un plan de faible rsistance (plan radial) ;
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Des Matriaux 27 par glissement et cisaillement des lments suivant
un plan oblique laxe (fig.22, ci-dessus) ; ou par la combinaison
des deux phnomnes ci-dessus ; Trois grandeurs sont mesurer : -la
rsistance la compression axiale dans ce cas la contrainte de
rupture (C) en Kgf/cm est donne par la formule : C = N - tant la
compression en Kg, S, la surface en cm, perpendiculaire la
direction de leffort N.
Lacorrectiondelacontraintepourundegrdhumiditde15%sefaiten
appliquant la formule suivante : C15 = Ch [1+cH(H-15)] Ch =est la
rsistance la compression au degr dhumidit H ; c =le coefficient de
tenue lhumidit exprimentalement qui est de 0,04 en moyenne. Cette
correction permet dtudier linfluence du bois dt plus ou moins
dvelopp sur la rsistance du bois. - la cote de qualit spcifique
(Sp) du bois est donne par la relation entre la rsistance la
compression et la densit : Sp = C15__ 100 x D15
Comprisentre9et20,ellerestepeuprsfixepourchaqueessence.Les
valeurslespluslevescaractrisentlesboisquirsistentlemieuxla
compression. Par valeur dcroissante, ce sont : - les rsineux
tendres, lpica, le sapin (cote 18 20) ; - enfin, les feuillus durs
(cote 9 14). -la cote de qualit statique (St). St = C15 100 x D15
Cettequalitpermetdeclasserlesboispourrpondreauxexigencesde
lindustrie.Lesboisayantunecotesuprieure8sontrecherchspourles
constructions mcaniques. NS OFPPT/DRIF/CDC/BTP Chef De Chantier
Travaux Publics Rsum De Thorie Et Guide De Travaux Pratique Module
05 : Connaissance Des Essais Des Matriaux 28 Remarque :
Pratiquement, on utilise : St Sp
Pour les pices longues quand leur longueur dpasse cinq fois la
plus petite dimension transversale.
Danscecaslarupturedespiceslonguessefaitparflambageouflexion
latralesousunechargedautantplusfaiblequeleurlancementestplus
grand.Les pices longues peuvent : tre simples ou composes ;
supporter une charge centre ou excentre ; Rsineux Feuillus
Cote statique St = C 15 / 100 D15 Catgories Rsistance C15 K g f
/ Cm2TendresMi dursDurs Infrieure Moyenne Suprieure 250-350 350-450
450-600 9.5 8.5 7.5 Cote spcifiqueS =C15 100 D215 20 1515 12,512,5
10 TendresMi dursDursTrs dursCatgories C15 St C15 St C15 St C15 St
Infrieure Moyenne Suprieure Kgf/cm2 200-300 300-400 400-600 8
Kgf/cm2275-375 375-475 475-600 7 Kgf/cm2400-500 500-700 700-800 7
Kgf/cm2 500-600 500-800 800-1000 8 Cote spcifique20 12,512,5 99
8