Une connexion plus résistante

Un traitement de renforcement mécanique du bois par imprégnation d’acrylates dans les éléments de connexions

La construction en bois gagne en intérêt ici comme ailleurs pour ses aspects écologique et esthétique. Les techniques pour bâtir en bois sont en constante évolution et trouver des façons d’améliorer la stabilité et la force des matériaux est nécessaire, surtout avec la construction de bâtiments de plus en plus grands, comme cette résidence étudiante à l’Université de la Colombie-Britannique.

Or, lorsque la taille des bâtiments augmente, la création des fixations devient un facteur limitant pour la conception structurelle. Pour contrer cet effet, on tend à surdimensionner la structure en bois ce qui peut occasionner des restrictions dans la conception architecturale.

Dans le cadre d’une étude menée au sein du CIRCEB et du CRMR, une méthode a été utilisée pour renforcer les points critiques d’une structure. Cette méthode consiste à imprégner le bois dans les assemblages boulonnés des lamellés-collés pour augmenter la performance des poutres et allonger les portées. Les tests ont été effectués sur de l’épinette noire, Picea Mariana, une espèce très utilisée pour la fabrication de poutres de type lamellé-collé. Un procédé d’imprégnation vide-pression à l’aide d’une résine acrylate et d’agents de renforts a servi à créer un matériau ayant des propriétés mécaniques supérieures. L’étude a été faite sur différentes tailles de boulon, et il a été observé que le traitement avait un impact plus important lorsque le diamètre du connecteur diminuait. Ainsi pour les boulons de 16, 13 et 10 mm, la résistance mécanique augmente de 48, 65 et 79 % respectivement (Lafond, C., Blanchet, P., Galimard, P., Landry, V., & Ménard, S., 2017).

La figure 1 présente les champs de déplacements pour des échantillons d’épinette noire avec et sans traitement de renfort. Sans traitement, le bois a tendance à subir une rupture à caractère fragile en raison des fissurations se produisant directement sous la zone de chargement. Effectivement, les déplacements sont fortement concentrés dans la direction verticale. Suite au traitement, les déplacements et contraintes sont distribués avec une composante latérale autour du boulon. Le traitement permet ainsi d’uniformiser la répartition des contraintes et favorise une ductilité pour une rupture sécuritaire de l’assemblage.

Fig. 1. Champs de déformations de l’épinette noire non-traitée et traitée lors du test d’enfoncement d’un boulon pour une contrainte de 25 MPa mesurés par la corrélation d’images numériques (2D-DIC).

Pour en savoir davantage :

Lafond, C., Blanchet, P., Galimard, P., Landry, V., & Ménard, S. (2017). Impact of a reinforcement treatment with acrylate impregnation on the mechanical behavior of black spruce as connector member. Construction and Building Materials, 141, 517–525. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.03.028

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