Les propriétés mécaniques du bambou
Quelles sont les propriétés mécaniques du bambou ? C'est probablement l'une des questions les plus fréquemment posées par les architectes, les ingénieurs et les constructeurs intéressés par l'utilisation du bambou comme matériau de construction. Les propriétés du bois, de l'acier, du béton et même des produits semi-finis en bambou tels que les parquets et les panneaux de bambou sont connues depuis longtemps, mais pas celles des cannes de bambou. Mais pas celles des cannes de bambou.
"Les propriétés de résistance du bambou sont souvent deux à trois fois supérieures à celles du bois conventionnel. Cependant, les incertitudes juridiques concernant les codes et les normes de construction rendent difficile l'utilisation des cannes de bambou comme matériau de construction en Europe."
Le bambou est un nom collectif désignant plus de 1 575 espèces de plantes différentes appartenant à la famille des graminées (Gramineae). Chacune de ces espèces de bambou possède des propriétés structurelles et mécaniques différentes, tout comme les essences de bois conventionnelles telles que le teck, le chêne, etc. En outre, les propriétés mécaniques d'une même espèce de bambou peuvent également varier considérablement. Ces différences sont dues à l'âge du tronc de bambou, au taux d'humidité, aux conditions de croissance (climat, altitude, conditions du sol) et à la partie du tronc de bambou sur laquelle les tests sont effectués.
Comme les espèces de bambou les plus adaptées à la construction proviennent de pays tropicaux, il est souvent difficile de déterminer les conditions de croissance exactes et d'obtenir du bon matériel d'essai. Par conséquent, différentes études aboutissent souvent à des conclusions différentes, ce qui signifie que le comportement du matériau dans certaines situations n'est pas encore tout à fait certain.
Pourquoi
les propriétés mécaniques sont-elles si importantes ?
En Europe, il n'existe pas encore de normalisation (Eurocode) pour les cannes de bambou en tant que matériau de construction. L'absence d'une telle réglementation pour le bambou complique la tâche de ceux qui veulent construire avec ce matériau, et il est donc urgent d'établir des règles et des normes claires.
Les tests déjà effectués sur la résistance à la compression, à la traction et à la flexion du bambou sont prometteurs et montrent généralement de bien meilleurs résultats que les matériaux de construction conventionnels. Toutefois, d'autres facteurs doivent être étudiés avant qu'un code de construction légal puisse être établi pour les pieux en bambou en tant que matériau de construction.
Autres
Les propriétés mécaniques
Ces autres propriétés sont les suivantes
- la durabilité
- la sécurité incendie
- Durabilité environnementale
- la facilité d'utilisation
- l'efficacité énergétique.
Des recherches supplémentaires sont nécessaires, en particulier dans les domaines de la résistance au feu et de la durabilité. Néanmoins, des progrès significatifs ont été réalisés ces dernières années avec l'introduction de la norme internationale ISO 22157.
bambou
Résistance à la traction
Bandes de bambou
La résistance maximale à la traction du bambou est déterminée en testant les fibres (bandes de bambou) plutôt que la tige entière du bambou. Comme pour la résistance à la compression, la norme ISO 22157 fournit des lignes directrices pour la résistance à la traction parallèle au sens du grain, mais pas pour la résistance à la traction perpendiculaire au sens du grain.
Échantillons
Pour mesurer la résistance à la traction du bambou, trois spécimens sont testés par bûche de bambou, prélevés dans les parties inférieure, moyenne et supérieure de la bûche. Chaque bande de bambou a une longueur de 100 mm, une largeur de 10 à 20 mm et une épaisseur égale à celle de la tige du bambou.
Le nœud
Chaque échantillon doit contenir un nœud car la direction du grain du nœud est opposée à la direction du grain de la tige. Par conséquent, le nœud est considéré comme le point le plus faible sous la charge de traction (pour les essais de résistance à la compression, c'est l'inverse). La teneur en humidité de chacune de ces éprouvettes doit également être déterminée conformément à la norme ISO 22157.
Conclusion
La résistance moyenne à la traction des différentes espèces de bambou est, pour la plupart, de 160 N/mm2. Cette résistance est trois à quatre fois supérieure à la résistance à la traction de la plupart des essences de bois commerciales.
Bambou
Résistance à la flexion
La flexion d'une tige de bambou a une influence directe sur le comportement de la structure construite. Il est donc nécessaire de pouvoir prédire la flexion de chaque élément d'une structure avant de l'utiliser. La méthode la plus courante pour déterminer la flèche d'une poutre ou d'un poteau est l'essai de flèche à quatre points. C'est pourquoi la norme ISO 22157 propose cet essai pour déterminer la résistance à la flexion d'une grume de bambou.
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Résistance à la flexion du bambou Guadua
L'essai de flexion à quatre points prescrit par la norme ISO 22157 a été réalisé à l'Université de Los Andes en Colombie. L'essai de flexion a été réalisé sur les mêmes rondins de bambou que les essais de résistance à la compression et au cisaillement.
L'essai de flexion à quatre points a permis de déterminer le module d'élasticité et, bien entendu, la résistance à la flexion. Les résultats de cet essai sont présentés dans le tableau ci-dessous.
Le module d'élasticité de Guadua angustifolia est le plus élevé dans la partie inférieure et moyenne du tronc, et ce lorsque le tronc a un âge de 4 - 5 ans. Ce n'est pas le cas pour la partie supérieure du tronc, où le module d'élasticité le plus élevé est obtenu lorsque le tronc a 3 ou 4 ans, tout comme lorsque le module d'élasticité est déterminé lors de l'essai de compression.
De même, la résistance à la flexion de la bille de bambou n'est pas la même pour les trois parties, la partie supérieure de la bille de bambou ayant une plus grande résistance à la flexion que la partie inférieure. La résistance à la flexion augmente avec la hauteur du tronc. La résistance à la flexion de Guadua angustifolia est d'environ 100 N/mm2.
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Comparaison de la résistance à la flexion de différentes espèces de bambou
La résistance à la flexion de Guadua angustifolia est du même ordre de grandeur que la résistance à la flexion d'autres espèces de bambou couramment utilisées. Le tableau suivant donne un aperçu de la résistance à la flexion de quelques autres espèces de bambou. Tous les résultats n'ont pas été obtenus à l'aide de l'essai de flexion en quatre points prescrit par la norme ISO 22157. Ces valeurs peuvent donc varier légèrement, mais elles donnent une idée de l'ampleur de la résistance à la flexion de différentes espèces de bambou.
Conclusion
La résistance à la flexion de la plupart des espèces de bambou varie entre 50 et 150 N/mm2, ce qui représente environ le double de celle de la plupart des espèces de bois conventionnelles. Les variations dans les résultats des tests sont probablement dues à la teneur en humidité des billes de bambou testées et aux différentes méthodes d'essai utilisées. Par exemple, une bille de bambou à faible teneur en eau aura probablement une résistance à la flexion inférieure à celle d'une bille de bambou à teneur en eau plus élevée.
