Depuis quelques années, une forte expansion des structures en bois est favorisée par l’utilisation des éléments en bois lamellé-collé (LC). Ces derniers sont mécaniquement prometteurs et offrent la possibilité de construire des ouvrages de longue portée et des structures architecturales plus complexes. Cependant, des problèmes de durabilité liés à des conditions climatiques d’humidité et de température variables limitent le développement de ces ouvrages. Pour promouvoir ce matériau renouvelable et écologique, il est primordial d’associer aux structures LC une démarche de maintenance et de surveillance afin de pouvoir intervenir au plus vite sur la structure dès que le risque de pathologie survient. Ce travail de recherche a donc consisté à mettre en place une démarche de suivi en continu de l'état de santé des structures en bois LC via l’intégration de capteurs entre les lamelles. Un cycle d’humidification/séchage (H/S) permettant une étude des propriétés de durabilité du matériau a été proposé et différents paramètres physico-mécaniques du bois LC ont été étudiés au cours du temps, notamment son humidité, ses variations dimensionnelles et ses propriétés de résistance en flexion. Dans cette étude, la méthode résistive basée sur l’utilisation de capteurs de type patchs a été utilisée pour le suivi de l’humidité. Les variations dimensionnelles de retrait/gonflement ont été mesurées via l’utilisation de jauges de déformations. Dans un premier temps, le système de mesure et d’enregistrement en continu a été développé en interne à l’IUT. Puis, des essais préliminaires ont été réalisés pour valider l’instrumentation du bois LC par des capteurs intégrés et pour établir un modèle d’estimation de l’humidité du bois tenant compte à la fois de la variation d’humidité relative et de la température. Enfin, les essais de durabilité accélérés ont été réalisés. Ces derniers ont consisté à exposer les éprouvettes à des cycles H/S afin de mettre en évidence l’impact des conditions climatiques variables, généralement rencontrées dans les ouvrages en bois, sur la tenue mécanique en flexion du bois LC. Les résultats montrent que le système de mesure développé permet de surveiller en temps réel et en continu l’humidité du bois LC, sa température, et ses déformations de retrait/gonflement. En outre, les cycles H/S entrainent une diminution de la résistance à la rupture en flexion du bois LC. Par ailleurs, aucune évolution significative n’a été constatée pour le module d’élasticité. A l’avenir, des essais de durabilité en conditions climatiques réelles devront être réalisés afin de valider la démarche scientifique et de proposer in fine des solutions de suivi et de maintenance associées au service des gestionnaires d’ouvrages en bois LC. |
For a few years, a strong expansion of timber structures has been promoted by the use of glulam. These are mechanically promising and offer the possibility to build long-span and complex architectural structures. However, durability issues related to variable humidity and temperature conditions limit the development of these structures. To promote this renewable and ecological material, it is essential to associate glulam structures with a maintenance and monitoring process in order to intervene as quickly as possible on the structure as soon as there is a risk of pathology occurring. Therefore, this research work has consisted in setting up a continuous monitoring process of glulam structures with embedded sensors between the lamellas of glulam. A wetting/drying (W/D) cycle allowing a study of wood durability properties was proposed and various physico-mechanical parameters of glulam were studied over time, especially its moisture content (MC), dimensional variations and bending strength properties. In this study, the resistive method based on the use of patch-type sensors was used for MC monitoring. Dimensional variations in shrinkage/swelling were measured using strain gauges. Firstly, the continuous measurement and recording system was developed in the IUT. Then, preliminary tests were carried out to validate the glulam instrumentation using embedded sensors and to establish an MC monitoring model that considers variations of relative humidity and temperature. To finish, accelerated durability tests were carried out. These ones consisted in exposing the specimens to the W/D cycles in order to highlight the impact of climatic variation conditions, generally encountered in timber structures, on the mechanical bending strength of glulam. The results show that the measuring system developed allows real-time and continuous monitoring of wood MC, temperature, and shrinkage/swelling deformations. In addition, the W/D cycles lead to a decrease in the bending strength of glulam. Besides, no significant changes in modulus of elasticity has been observed. In the future, durability tests under real climatic conditions will have to be carried out in order to validate the scientific approach and to propose in the end monitoring and maintenance solutions associated with the service of glulam structures managers. |