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Bois

52 octets ajoutés, 27 juin 2017 à 13:30
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Matériaux de construction écologique et très efficace.
==GénéralitéGénéralités==Les bois sont caractérisé caractérisés dans la famille des [[Fibres(composites)|composites]], ces propriétés mécanique mécaniques sont généralement anisotrope anisotropes (c'est à dire qu'elles varient en fonction de l'orientation du matériau), on notera que beaucoup de bois sont fibreux, et donc les propriétés en suivant le sens de la fibres sont meilleures.
On classes classe les bois par essences (chène, oukoumé, peuplier ....), chaque essence possède une anatomie différente (agencement des molécules) c'est cet agencement comme dans tout composite qui est responsables responsable de propriétés mécaniques diverses..
===Composition et impact carbone===
La [http://inforets.free.fr/article.php3?id_article=208 composition moléculaire des bois] reste semblable, notamment sur la cellulose.<br/>
Il est constitué de 50% de carbone, 43% d'oxygène, 6% d'hydrogène, 1% d'azote. Tout sont son carbone provient du CO2 dans l'air, c'est pourquoi son utilisation stock stocke du carbone.
En prenant en compte le dégagement de CO2 par l'utilisation des outils lors de ça transformation, le bois à a toujours un impact positif. (de l'ordre de 800 kg de CO2 par m³, contre 1000 kg/m³ si l'on ne fait que le planter)
Énergétiquement, l'énergie par mètre cube pour produire les bois est de 80 MJ/m^3
===Durabilité===
Le bois entant en tant que matériau biodégradable, est sujet à la question de sa durabilité.
Ça Sa décomposition provient essentiellement du classe de bactérie et champignons que l'on retrouve principalement dans l'humus forestier.
Aussi la prise en compte de paramètres lors des constructions et le choix des conditions d'utilisation (lieu, usage ...) conditionne énormément la durée de vie du bois. Avec un peu de connaissance des bois on pourra augmenter leurs leur durée de vie sans traitement. Certain bâtiment Certains bâtiments sont vieux de 14 siècles et tiennent encore.
On pourra avoir des bois ignifugéesignifugés, généralement le traitement consiste à imprégner des sel hydrosoluble sels hydrosolubles sous vide, ce qui a pour effet de réduire la durabilité en extérieur des bois.
====Vieillissement====
Le bois vieillisvieillit, naturellement, ici on listera les causes et les conséquences liée liées à cela.
*Le rayonnement UV cause:
**Avec une présence d'oxygène et la réaction photochimique, un jaunissement voir brunissement de la surface.
**Et un blanchiment du bois, jusqu'à voir la couleur blanche de la cellulose.
*L'érosion (pluie, eau, réaction photochimique), le bois à a tendance à fendre et on perd la couleur d'origine.
*Avec des températures de 25°C et une humidité d'environs 30%. La surface du bois à tendance à devenir gris-bleu, gris-noir.
Globalement on pourra ce se fier aux classes d'emplois qui définissent le lieu d'usage du bois.
#Intérieur, non soumis à l’humidité (<20%)
#Abrité, peu être soumis à l'humidité mais occasionnellement (>20%)
#Le bois est au -dessus du sol, et exposé aux pluies
#Le bois est en contact avec le sol, et exposé aux pluies
#Le bois est immergé dans de l'eau salée
====Compatibilités avec les métaux====
En effets effet les bois, sont des composées généralement acide acides (ph 3 à 6), ce qui à a une influence sur les colles, résines polymères, et la corrosion des métaux (notamment pour les pH < 4.4)
*Les classes 1,2 et 3: sont compatibles avec tous les métaux.
*Les classes 3 et 4: sont incompatibles avec le Zinc et les aluminiums. Quelques précautions sont à prendre pour les aciers galvanisé galvanisés et les inox.
Les chênes et les châtaignier châtaigniers sont particulièrement incompatibles avec tout sauf les aciers standardstandards.
===Humidité===
On observe une relation directe entre la température sèche extérieurextérieure, le taux d'humidité extérieur et le taux d'humidité du bois.
Voir l'abaque [http://philippe.berger2.free.fr/Bois/Orga/materiau_bois/Eau%20et%20bois/eau%20et%20bois_fichiers/image006.jpg Ici]
====Séchage====
Le séchage prend généralement plusieurs jours, pour une diminution de 40% du taux d'humidité un bois rapide à l'adaptation à l'humidité peu peut sécher en 3 jours et un lent peu durer une 20ène 20aine de jours.
====Rétractabilité====
Le bois a la propriété de ce se rétracter tangentiellement ou radialement aux fibres. C'est Ces variation sont de l'ordre de 0.10 à 0.40% de la taille pour chaque pourcent pourcentage d'humidité que le bois gagne.
Ainsi si on suit l'abaque pour un changement de 30% de taux d'humidité du bois (variation de l'humidité ambiante de 0 à 100%), on peu peut avoir un bois qui se rétracte ou se gonfle de 3 à 12% de sa taille initiale.
A À savoir que le gonflement ce se produit lors d'une augmentation du taux d'humidité (absorption d'eau) et la rétractation lors d'une diminution du taux d'humidité.
===Propriétés mécaniques===
*En compression: il est "[https://fr.wikipedia.org/wiki/Ductilit%C3%A9 ductile]"
C'est Ces propriétés mécaniques peuvent varier en fonction du taux d'humidité, mais en dépassant les 30% les propriétés restent stables.
====Caractéristiques====
Ce sont des valeurs physiques qui caractérise caractérisent le matériaux matériau, elles sont calculées via des essais, elles servent à comparer facilement les différents matériaux.
On retrouvera plein d'info infos sur [http://www.cndb.org/?p=fiches_essences le site du CNDB]
====Irrégularités====
L'impact viens vient du fait que les fibres ne soit soient plus continues dans la longueur , ce qui provoque une perte de propriété mécanique ou une fragilité locale qui est imputable pour toute la structure.
Les bois possèdent 3 types d'irrégularités.
*Nœuds : Les nœuds sont le résultat de la formation d'une branche dans l’arbre, la fibre perd localement les propriétés mécaniques sur la longueur.
*Fentes : Dû a à une chute du bois ou au retrait du bois durant le séchage, étant plus ou moins profondes.*Irrégularités de fils : Liée Liées à la croissance du bois, elle qui provoque des mini-irrégularités dans les fibres du bois.*Altérations : Dûes aux insectes, aux champignons, a à des agents chimiques, comme les autres irrégularités.
=====Caractéristiques qualitatives=====
Ici on définira les caractéristiques qui s'exprime expriment avec des mots, la comparaison est donc très relative.*Dureté: Plusieurs catégorie existe catégories existent pour les bois de tendre à très dur, c'est la capacité pour le bois à résister à la pénétration (force) par un objet. On notera que les bois durs sont plus facilement usinable usinables à la fraiseuse que les bois tendres.
*Durabilité: Capacité de durer dans le temps du bois, cela dépend beaucoup des champignons, maladies ...
*Stabilité dimensionnelle: Capacité pour le bois de conserver ses dimensions/géométries en fonction des différences d'humidité, température, pression...
*Aptitude au séchage: Capacité pour le bois de sécher rapidement. Donc de faire baisser son taux d'humidité.
*Aptitude au façonnage: Capacité pour le bois à être travailler travaillé par l'homme (usinage ...)*Adaptation à l'humidité ambiante: Capacité à absorbé absorber l'humidité extérieur extérieure plus ou moins rapidement.
=====Caractéristiques physiques=====
Ici on définira les caractéristiques qui s'exprime expriment par des valeurs chiffrées avec des unités.
*Densité: Définit la masse volumique, donc le poids par unité de volume, pour le bois on la mesure avec un taux d'humidité à 12% (bois plutôt sec). L'eau est à 1g/cm^3, les bois sont généralement entre 0.45 et 0.85 g/cm^3.
*Retrait: En lien avec la Stabilité dimensionnelle, il définit le rétrécissement du bois (en %) en fonction de son taux d'humidité.
*Module d'élasticité en flexion: On l'obtient par un [http://www.facsa.ulg.ac.be/upload/docs/application/pdf/2015-05/essai_flexion_2015-05-05_15-47-37_664.pdf essai de flexion] Il caractérise la capacité pour un matériaux à ce se tordre (en flexion) en fonction de l’effort qu'on lui applique. Dans l'idée c'est comme un ressort, plus de le module d'élasticité est grand plus il agit comme un ressort épais, et inversement. Il caractérise le [https://fr.wikipedia.org/wiki/Limite_d%27%C3%A9lasticit%C3%A9 domaine élastique], si le matériau est souple ou rigide
*Contrainte de rupture: On l'obtient aussi par des essais de rupture, il définit la pression (ou contrainte en terme technique) nécessaire pour la rupture du matériau, ces caractéristiques sont propres au matériau, et au type de [https://fr.wikipedia.org/wiki/R%C3%A9sistance_des_mat%C3%A9riaux#Sollicitations sollicitation (traction, flexion, torsion ...)]. On l'exprime en N/mm², ou encore en MPa (méga pascals), 1 N/mm² = 1 MPa = 10 bars.
:On le distingue de l'effort (force en N) nécessaire pour rompre un objet, celui ci dépend fondamentalement de ça sa géométrie, et c'est là tout l’enjeu de l’ingénieure l’ingénieur mécanique de prévoir ces efforts via les surfaces sur lequel les contraintes s'appliquent.*Résistance au choc: autrement appeler appelée résilience, cela caractérise la capacité au matériau à absorber l'énergie d'un choc, on l'exprime pour les bois en Nm/cm², ce qui peu peut être compris comme une énergie absorbé absorbée par unité de surface.
=====Comparatifs des bois utilisés au fablab=====
Ces valeurs, on ont pour but de comparer les différentes essences, elles ne sont pas valables pour le calcul de structures, cela viens vient simplement que les propriétés peuvent varier du simple au double en fonction des très nombreux paramètres physiques dont dépendent le bois. Ici on trouve des valeurs plutôt moyennemoyennes.
{| class="wikitable sortable" style="text-align:center; width:100%;"
|}
.*OSB: Les info sont pour un sens longitudinal, de plus elles dépendes dépendent beaucoup de sa qualité (normes), le dernier fournisseur français étant Kronofrance.
.**Bambou: Le bambou n'étant pas un bois, mais une herbe, néanmoins vu ses caractéristiques mécaniques il est comparables comparable aux autres. Il est majoritairement produit en Asie, mais on peu peut en trouver en France, notamment via la [http://www.bambouseraie.com/ Bambouseraie d'Anduze] <br/>Sa densité est de 0.65g/cm³ pour les bambou entier bambous entiers en rondin, et de 1.2g/cm³ pour des lames de bambou.
Les bois présent présents en France le sont aussi en Europe.
==Les formes==
===Massif===
Les massifs sont la forme la plus proche de l'arbre, puisque c'est directement un morceau de ce dernier, on fera néanmoins attention, que tout les massifs ont des fibres, ainsi l'orientation qui en découle peu peut jouer un rôle dans la conception des objets.
===Contreplaqué===
L'idée étant d'assemblée assembler des plaques fines (les plis) de massif, avec de la colle pour gagner en épaisseur, aussi on garde les propriétés mécaniques du bois sur la longueur et la largelargeur, mais sur l'épaisseur on est partagé partagés entre celles celle du bois et celle de la colle.
====Sources====
Ici on va prendre des très gros copeaux de bois (1 à 10cm de long) que l'on va presser ensemble et enduire de colle. Cette forme est peu coûteuse, résistante au feu (généralement M1 à partir de 12mm d'épaisseur). <br/>
Le problème c'est qu'elle s'effrite facilement, notamment du fait que les propriétés mécaniques sont plus proche proches de la colle que du bois. (en comparaison on est proche proches d'une forme composite fibre aléatoire avec matrice, que d'une forme en fibre longue comme le CP ou le massif)
Parmi la résine l'OSB contient généralement entre 0.008 et 0.030 % de formaldéhyde dans tout le panneau. Ou existe sans formaldéhyde.
===Medium/MDF===
Comme pour l’aggloméré on va prendre des copeaux de bois, ici extrêmement petit (du dixième de mm au micron donc le de la poussière de bois) que l'on va aussi presser et enduire de colle, ici on a une majorité de colle.<br/>Sur le plan mécanique c'est une forme plutôt homogène et isotrope, donc les propriétés mécaniques sont les mêmes partout et dans toute toutes les directions, ce sont principalement les propriétés de la colle.<br/>
Il a un inconvénient majeur, c'est ça composition de poussière de bois, qui sont cancérogène cancérigènes !! Aussi l'utilisation d'outil de coupe type fraiseuse, scie... est interdit. L'utilisation à la découpe laser avec l'aspiration des poussières à l’extérieur semble correcte.
Les prix vont de 3 à 30€/m² pour des épaisseur épaisseurs de 3 à 50mm.
===Particules===
Ici on a exactement du medium mais avec des copeaux plutôt gros, de l'ordre du mm, c'est un compromis entre l'OBS et le medium.
Sur le plan mécanique, c'est plutôt homogène, presque isotrope, néanmoins les propriétés sont particulièrement faibles, puisque que globalement c'est moins résistant que le médium et l'OSB.
Il a l'avantage premier de n'être pas chère cher comme pour l'OSB mais ça sa version ignifugé ignifugée est la moins chère du marché.
Les ordres de prix sont de 5 à 10€/m² pour des épaisseur épaisseurs de 10 à 30mm, et 10 à 15€/m² pour la version ignifugée.
Sur le plan sécurité on est dans le même cas que l'OSB.
==Hygiène et sécurité==
Pendant les usinages les opérateurs doivent être protégés des inhalation inhalations de poussières de bois.
Les poussières de tout les bois sont cancérogènes, les cancers ont une chance de se déclarer 20 ans après l'exposition.
====Résistance au feu====
Tout les bois sont des combustibles, cependant la combustion est différente, pour caractériser cela on utilise des [https://fr.wikipedia.org/wiki/Classement_de_r%C3%A9action_et_de_r%C3%A9sistance_au_feu indices de M1 à M5] qui définisse définissent le temps que le matériau met pour se consumer, les indices varie varient en fonction, du type de bois, de ça sa forme, de l'épaisseur dans le cas d'une plaque et du volume dans le cas d'un objet plus complexe.
M1 étant les matériaux qui se consume consument le plus lentement, il sont dit ininflammableininflammables, et M5 le plus rapidement, dit facilement inflammable.
==Sources==
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