Modelisation des deformations locales du bois dans les assemblages broches et boulonnes

Analysis and modelling of the local deformations in dowelled and bolted timber joints

• Auteur / Autrice : Jean-François Bocquet
• Direction : Alain Vergne
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Clermont-Ferrand 2

Résumé

Le developpement et l'optimisation des structures bois necessitent la maitrise du comportement statique des assemblages. La presence de plusieurs organes de type tige au sein de ces liaisons influe sur la distribution des efforts par organe mais egalement sur les champs de contraintes au sein des pieces de bois assemblees. Ce dernier point dont la meconnaissance conduit a la rupture fragile des assemblages constitue l'ensemble des phenomenes d'interactions. L'etude de ces phenomenes necessite de prendre en compte la flexion des tiges, leur comportement elasto-plastique ainsi que le comportement non lineaire du bois dans la zone situee autour de l'organe. La modelisation par elements finis, developpee sur castem 2000, d'une tranche de bois orthogonale a l'axe de la tige en associant des elements de barre et de joint permet d'analyser l'enfoncement d'un organe cylindrique dans le sens longitudinal et perpendiculaire au fil, en considerant le contact et le frottement. Hors de la zone entourant l'organe, les contraintes sont supposees uniformes sur l'epaisseur des elements de bois assembles. Ces pieces sont modelisees par des membranes orthotropes elastiques. En modelisant ensuite la tige comme une poutre appuyee sur plusieurs tranches de bois, un assemblage unitaire comportant des plaques metalliques (4 plans de cisaillement) peut alors etre modelise en deux dimensions. A partir des glissements d'assemblage obtenus en considerant la tige flexible puis rigide, un dernier modele permet d'approcher le comportement d'assembages a organes multiples. La rigidite, la resistance limite plastique et la distribution des efforts sont ainsi obtenus. L'ensemble de cette approche est validee par la realisation d'essais de portance locale sur plusieurs essences et des essais d'assemblages. Par une mesure des energies elastiques elementaires sur les champs de contraintes dans les pieces de bois, les phenomenes d'interactions en cisaillement et traction perpendiculaire sont quantifies.