2. Plan de travail
-Introduction
-Définition
-L’historique
-Préparation du bois
-Classification des bois
-Les caractéristiques du bois
*Les caractéristiques Physique
*Les caractéristiques Mécanique
*Les caractéristiques Chimique
-Les avantages et les inconvénients du bois
-Les différentes techniques
-L’utilisation du bois dans la construction
-Quelques exemples
-Conclusion
3. Le bois est le fruit de la nature, c'est un matériau très
performant, il est remarquablement léger et résistant.
L'arbre, de par la variété des essences, nous propose une
palette de matériaux aux caractéristiques très diverses. Chaque
essence a ses propres qualités qui la destine à telle application plutôt
qu'à telle autre.
Le bois est la matière ligneuse et compacte
qui compose les branches, le tronc et les
racines des arbres et des arbrisseaux. C'est
un ensemble de tissus composés de fibres
ligneuses, de parenchymes et de
vaisseaux.
Définition
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Introduction
4. LE BOIS S’INSCRIT DANS L’HISTOIRE DE
L’ARCHITECTURE.
De nombreuses constructions témoignent à travers les
siècles de la pérennité du bois.Eglises finlandaises et russes
particulièrement exposées aux intempéries, temples japonais
vieux de plusieurs siècles sur une terre de séismes, maisons qui
datent de l’Antiquité… un grand nombre de bâtiments historiques
prouvent que le bois résiste.
Admirablement au temps.Notons aussi que la cathédrale
de Paris est construite sur des pilotis datant du Moyen-Age,que
les structures en bois de tombeaux égyptiens vieux de plus de
3 500 ans sont toujours intactes…et que les maisons à
colombages se transmettent de génération en génération.
5. Quant à l’architecture contemporaine, elle a montré
l’ampleur des perspectives offertes lors des dernières
expositions universelles : à Séville en 1992, à Lisbonne en 96, à
Hanovre en 2000 où la plupart des pavillons étaient en bois. La
fin du XIXe siècle exaltait l’architecture métallique, le troisième
millénaire s’ouvre sur l’architecture en bois.
6. Forêt de pins dans les Landes. Coupe de bois dans une forêt de pin
dans les Landes.
Préparation du bois
Découpage et séchage de troncs de chêne.
Le bois issu de la coupe de troncs d'arbres n'est pas utilisable directement. Il
est débité puis mis à sécher à l'air libre de nombreuses années afin que son
eau soit éliminée et que les planches utilisées ne se déforment pas.
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7. Au sein de chacune de ces catégories, les bois feuillus et résineux sont
différenciés. La densité des bois intervient aussi dans ce classement.
Ainsi, parmi les essences feuillues indigènes, nous retrouvons:
-Les bois très légers (densité 0,4 à 0,5( : le peuplier, le saule, le tilleul,
-Les bois légers (densité 0,5 à 0,65( : l'aulne, le bouleau et le tremble,
-Les bois demi-lourds (densité 0,65 à 0,8( : le charme, le châtaignier, le chêne,
-l'érable, le frêne, le hêtre, le merisier, le noyer, l'orme, le platane, le poirier,
-Les bois lourds (densité 0,8 à 0,95( : le buis, le chêne vert, le cornouiller, le
sorbier,...
Parmi les résineux indigènes : les pins , cyprès, épicéas, sapins, mélèzes,
cèdres (classement par ordre de densité croissante(.
Classification des bois
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8. Le cerisier, coloré, est très utilisé en ébénisterie, tout comme l'if, bois
veiné rougeâtre à grain très fin. L'iroko, provenant d'Afrique, a un grain
grossier ; il résiste à la pourriture et aux insectes. Le chêne, l'un des
bois qui vieillissent le mieux, sert notamment à fabriquer les tonneaux
et les parquets. Le noyer est un bois précieux à grain fin, facile à
travailler et très solide. Le mélèze, relativement bon marché, est utilisé
en construction et en papeterie.
Types du bois
Chaque bois est caractérisé
par sa couleur, sa densité et
sa dureté.
L'acajou est un bois
exotique renommé, très
dense et facile à travailler
L'hickory, provenant
d'Amérique du Nord, est très
résistant; on l'emploie dans
la fabrication de manches
d'outils
La source: l’encyclopédie encartaLa source: l’encyclopédie encarta
11. le bois soutient largement la comparaison avec l’acier en termes
de résistance, avec la pierre en termes de longévité .
Que ses performances physiques sont souvent supérieures
à celles des autres matériaux .
Et puis, à la différence de tous, il se renouvelle en permanence.
Nos forêts ne cessent de croître depuis des siècles .
Ecologique, technologique et beau, le bois est sans rival. C’est lui qui
depuis toujours, donne sa dimension humaine à l’architecture.
12. Anisotrope
car le bois possède une structure cellulaire qui est
orientée. Cet agencement cellulaire apparaît
différemment selon les trois plans d'observation
(transversal, radial ou tangentiel).
ses propriétés varient selon la direction considérée
(parallèle au fil du bois, perpendiculaire,...)..
Hygroscopique,
car le bois est susceptible de perdre ou de reprendre de l'humidité en
fonction de la température et surtout de l'humidité relative de l'air
ambiant.
Hétérogène,
car les cellules qui le composent sont de nature et
de forme différentes, sa densité est irrégulièrement
répartie, et des singularités de croissance
différencient chaque pièce.
CARACTERISTIQUES PHYSIQUES DU BOIS
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13. CARACTERISTIQUES PHYSIQUES DU BOIS
La densité et la masse volumique
la densité du bois est exprimée a partir de sa
masse volumique ce dernier est un matériau
poreux, plus la surface des pores est grande
relativement a la substance totale plus le bois
est léger et moins dense. La résistance
mécanique d’un bois augmentant généralement
avec l’augmentation de sa masse volumique .
Il faut toujours tenir compte de la densité
lorsque l’on choisit une essence.
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14. LA DURETÉLA DURETÉ
la dureté caractériser la résistance du bois à la
pénétration d’un élément métallique elle varié
selon les essence .Mais on considère en général
que plus les couches annuelle de croissance de
l’arbre sont étroites plus le bois est dur.
Une corrélation existe entre densité et dureté :
les bois les plus denses sont les plus durs ;les
plus légers sont les plus tendres .
CARACTERISTIQUES PHYSIQUES DES BOIS
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15. Les variations dimensionnelles
Les variations dimensionnelles du bois sous l’effets de la chaleur
sont environ faibles que celles du béton ou du l’acier.
Pour une variation de température de 1°C la dilatation a une valeur
moyenne de:
0.5 x 10-4 % dans la direction tangentielle (radiale )
0.05 x 10-4 % dans la direction axiale .
NB: les bois étant pris dans des condition initiale de 0°C et 0% d’humidité
CARACTERISTIQUES PHYSIQUES DES BOIS
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16. La conductivité thermique
Varie selon les essences en fonction de leur masse volumique
Celle du chêne est environ :
-10 fois plus faible que celle de béton
-250 fois plus faible que celle de l’acier.
Et
Celle de l’épicéa est environ :
-15 fois plus faible que celle du béton
-et 400 fois plus faible que celle de l’acier.
CARACTERISTIQUES PHYSIQUES DES BOIS
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17. Le bois est très résistant à la compression et
la traction dans le sens longitudinal. et assez
résistant à la flexion transversale .
En compression, le problème du flambement, lié à la
souplesse du bois, doit être résolu par un rapport hauteur-largeur
relativement petit. Pour une résistance égale, le bois demande une
section plus grande que l’acier ou le béton.
CARACTERISTIQUES MECANIQUES DES BOIS
COMPRESSION ,TRACTION , FLEXION
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18. CARACTERISTIQUES MECANIQUES DES BOIS
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Ces deux tableaux nous
montrons quelques
valeurs des résistances
a la flexion compression
et traction pour les deux
types du bois (feuillus et
résineux ).
*Le bois feuillus comme
le bois résineux a une
résistance à la traction
et à la compression
axiale plus importante
que sa résistance à la
compression et à la
traction perpendiculaire.
ex: c14.
19. le bois est un matériau chimiquement résistant ,Certaines
essences ont une résistance élevée à la corrosion supportant bien les
agressions chimiques, mieux que le béton ou l’acier courant. Il est pour
cela volontiers utilisé dans certaines usines où l'atmosphère est agressive.
Les bois comme le Teck, L’AFZÉLIA sont utilisés pour la fabrication de
cuves contenant certains produits chimiques.
LES CARACTERISTIQUES CHIMIQUES
Chimiquement, le bois se compose presque toujours de 50% de carbone,
42% d'oxygène, 6% d'hydrogène, 1% d'azote et 1% d'éléments divers.
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20. AVANTAGES ET INCONVENIENTS DU
BOIS DANS LA CONSTRUCTION
1-ATOUTS ET PERFORMANCE DU MATERIAU BOIS
2-ASPECTS ECOLOGIQUES
3- FACILITÉ DE MISE EN ŒUVRE
7-RISQUES BIOLOGIQUES ET PRESERVATION DU BOIS
4- ISOLATION PHONIQUE
5-RÉSISTANT AU FEU
6-LE CONFORT
21. 1-ATOUTS ET PERFORMANCE DU MATERIAU BOIS
1-Matériau indigène
Le bois est un matériau naturel
,renouvelable et largement disponible.
Pour transformer le bois en matériau de
structure il faut environ 30kwh/m3,soit
6 fois moins que le béton
20 fois moins que l’acier
2-Matériau solide et léger
l’économie du transport
5 fois plus léger que le béton
17 fois plus léger que l’acier
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22. 3-Matériau résistant aux chocs et aux déformations
soumis à des chocs,le bois amortit les coups et ne subit que des
déformation insignifiantes n’affectant pas sa fonction.
4-Matériau isolant
grâce à sa composition cellulaire,le bois est un bon isolant .
la conductivité thermique du sapin(0.12w/m.°c)
est environ 15 fois moins que le béton
400 fois moins que l’acier
5-Matériau chimiquement résistant
À l’encontre des métaux, le bois est en équilibre chimique avec son
environnement et sa résistance à la corrosion est élevée. Il supporte
bien les agressions chimiques même fortes, alors qu’un faible
degré d’attaque chimique suffit à endommager sérieusement le
béton ou l’acier courant.
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23. 2-ASPECTS ECOLOGIQUES
1-Matière première renouvelable
Le bois est la seule matière première
renouvelable de la planète .il offre donc un
grand intérêt face à des réserves de minerai de
fer limitées et à l’impact négatif sur
l’environnement de l’extraction d’agrégats
pour le béton.
Utilisation du bois dans le monde
50% pour la production d’énergie
25% pour la production de papier et de carton
25% pour la construction
(source : Lignum)
2-Réduction de l’effet de serre
Le bois a un double intérêt écologique.il
stocke le carbone et produit de l’oxygène.un
hètre de 25m de hauteur libère chaque jour
grâce a ce phénomène la quantité d’ oxygène
que respirent 3 personnes .
Il contribue à la réduction de l’effet de serre en
fixant durablement le CO2
Matériau écologique : - stocke le CO2
- produit de l’O2
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24. Le bois se prête à l’autoconstruction, à la préfabrication, à l’
artisanat comme à l’industrie. Le système à ossature est très
flexible, les bâtiments en bois sont faciles à transformer et à
agrandir. Les méthodes d’assemblage sont nombreuses et
s’adaptent à toutes les situations,
3-Facilité de mise en œuvre
4-ISOLATION PHONIQUE
Les caractéristiques phoniques jouent également un
rôle important pour le confort de l'utilisateur.
La construction à base de bois recourt principalement
à des parois multicouches composées de différents
matériaux qui, en terme d'isolation phonique, atteignent
sans problèmes les performances exigées.
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25. 5-IL RESISTE AU FEU… ET MIEUX QUE
D’AUTRES MATERIAUX !
Contrairement à une idée répandue…
Le bois offre une excellente résistance au feu.
Il y a trois raisons à cela : sa mauvaise conductivité thermique, sa
teneur en eau et la croûte carbonisée qui se forme, créant rapidement
une couche isolante qui freine la combustion jusqu’à l’empêcher.
En outre, lors d’un incendie, une structure en bois perd moins
rapidement sa capacité portante qu’une structure en acier ou en béton
armé. le bois massif ne brûle que de 0,7 mm par minute (4,2 cm par
heure) .il transmet 10 fois moins vite la chaleur que le béton et 250 fois
moins vite que l’acier. De plus, le bois ne dégage pas de gaz nocifs en
brûlant.
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26. 6-Le confort
Le confort d'habitation est décisif pour le bienêtre des occupants
d'une construction. En été, la chaleur doit rester à l'extérieur tandis qu'en
hiver, elle doit rester à l'intérieur. Pour offrir une sensation de confort, une
habitation par exemple doit avant tout être étanche aux courants d'air.
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27. RISQUES BIOLOGIQUES ET PRESERVATION DU BOIS
Principaux insectes
xylophages
Préservation du bois
Procédés de traitement du bois
Trempage
Imprégnation en autoclave
Produits de conservation
Produits à solvants organiques
Produits hydrodispersables
Sels hydrosolubles enduit
Le problème des insectes et des champignons
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29. Pendant longtemps, l’architecture du bois a été limitée par les
longueurs des poutres en bois massif. La révolution date des années
60, avec l’apparition de nouveaux matériaux issus des progrès réalisés
dans la technologie des colles.
Pour éviter les problèmes liés aux propriétés mécaniques particulières
du bois, dues en particulier à sa structure anisotropique, on a recours à
des matériaux dérivés.
-lamellé-collé
-contre-collé
-lamibois
-contreplaqué
• Quel que soit l'ouvrage (ponts, bâtiments publics, logements
collectifs ou individuels…), il est désormais possible de remplacer
l'acier et le béton, par des matériaux bois aux qualités
écologiques reconnues. L'esthétique, la légèreté et la durabilité en
plus !
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30. Association par collage à plat de plusieurs lamelles de bois massifs. Le
plan de collage est perpendiculaire à la plus grande dimension de la section
ainsi reconstituée.
il permet des portées exceptionnelles (105 m pour le Palais des Expositions
d'Avignon, 130 m pour le Stade de Poitiers).
Le lamellé-collé permet l'emploi de bois de faibles sections pour des portées
supérieures ou égales à celles des bois massifs, et se prête à la préfabrication.
Lamellé collé
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Lamellé collé
Contrecollé croisé
La plus grande section
31. très grande résistance :
mécanique (flexion, compression, torsion),
au feu et à la chaleur (faible conductivité thermique et maintien des
caractéristiques jusqu'à 100 C° avec une colle appropriée)
aux ambiances agressives notamment aux produits chimiques stockés
(potasse, soufre, chlorure de sodium, acide sulfurique...).
Lamellé collé
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32. le panneau contrecollé-croisé, alliant
liberté de conception et grande rapidité
de mise en œuvre.
Fabriqué à partir de lames d'épicéa
séchées artificiellement, calibrées et
contrecollées en au moins 3 plis
croisés
Le panneau contrecollé-croisé
Association par collage à plat de 2 ou plusieurs lames de bois massifs. Le
plan de collage est parallèle à la plus grande dimension de la section ainsi
reconstituée
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crècheContrecollé croisé
La plus grande section
33. Contreplaqué
On l'utilise partout ! En structure pour les murs,
planchers, supports de toiture, charpentes composite,
poutres en I… En agencement, pour les meubles,
comptoirs, stands, habillages droits ou cintrés,
décoration… Mais aussi en emballage, en
construction navale, en coffrage…
Le contreplaqué est constitué de plusieurs feuilles de
placage déroulées, épaisses de 0,8 à 4 mm, collées les
unes sur les autres en croisant le sens du fil du bois
Les feuilles sont disposées autour d'un pli central
appelé âme (souvent en bois tendre), leur nombre est
ainsi toujours impair pour garantir un bon équilibre au
panneau.
Les plis croisés confèrent au contreplaqué une
stabilité dimensionnelle et une grande résistance.
Ses propriétés mécaniques sont les mêmes dans
toutes les directions. C'est un matériau léger et
facile à travailler.
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34. Lamibois
Le lamibois offre de remarquables qualités
structurelles, comme le démontre cette sous-
toiture.
Sa polyvalence, couplée à ses caractéristiques
mécaniques très élevées (supérieures à celle du
lamellé-collé) en fait un matériau:
-mince et léger, à structure homogène.
-résistant et stable (2 fois plus qu'un bois massif
en contraintes axiales),
-résistant au feu.
Il se présente en plateaux larges (jusqu'à 2,50 m)
de longueur importante (20 m !), et dans une gamme
d'épaisseurs variables selon le nombre de plis.
Il désigne un matériau obtenue à partir de placages d'épicéa de 3
mm d'épaisseur collés à chaud sous haute pression.
Le lamibois peut être utilisé en vêture de façade, où
ses dimensions (jusqu'à 2,5 m sur 20) font merveille.
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35. 1-Matériau adapté aux sols difficiles
2-Poteaux-poutres
3-Charpente du plancher
4-Revêtements de murs et de plafonds
5-Revêtements de sols
6-Escalier interieur
7-Escalier extérieur
Parpaing en bois
36. Matériau adapté aux sols difficiles
-Par sa légèreté et sa souplesse, le bois est adapté aux pentes, sols
de faible portance, zones de sismicité.
-Les extensions domaine particulier de l’architecture engendrant
souvent des désordres dûs au tassement de la nouvelle construction,
sont souvent réalisées en bois, le faible poids de la structure
entraînant un tassement moindre et donc moins de risques de
fissures ou arrachements.
Dans les pays à forte sismicité, le bois est souvent préféré pour sa
capacité à absorber les chocs sismiques au lieu de les transmettre. Au
Japon, les assemblages sont à bords arrondis pour encore plus de
souplesse.
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37. Poteaux-poutres
Le principe constructif du poteaux-poutres ne date
pas d’hier ! Certains vestiges retrouvés sous les
cendres de Pompéi attestent en effet l’existence de
cette technique ancestrale du bâti pans de bois,
développée par la suite dans la maison médiévale
à colombages. La franchise du trait, la liberté
d’expression et l’audace architecturale en font,
aujourd’hui encore, l’une des techniques les plus
innovantes en construction bois.
Ce système constructif consiste à ériger le
squelette de la maison avec des poteaux et des
poutres de fortes sections.
Espacés à intervalles réguliers (de 2,5 à 5 m), ils
forment une trame dans laquelle s'inscrivent les
volumes de la maison.
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38. Le poteaux-poutres offre un effet de clarté et de légèreté en
extérieur comme en intérieur.
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39. Le parpaing bois est un produit récent qui a vu le jour peu après la
tempête de 1999. Il permet en effet de valoriser les bois de rebut indigènes
(feuillus et résineux). Façonné sur ses 4 faces, traité sur chants comme aux
embrèvements d'extrémité, puis séché à moins de 19 %, le bloc en bois
massif est un produit fini, prêt à l'emploi.
Le parpaing en bois massif est un matériau de construction et
d'agencement adéquat pour bâtir des abris de jardin, des garages ou des
petites annexes, comme par exemple une salle de jeu ou un local à vélos.
Le parpaing bois
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40. Les avantages du parpaing bois sont multiples et
concurrentiels aux autres matériaux et systèmes constructifs. Le bloc
bois est en effet :
-stockable, transformable et transportable sans engin de levage,
-facilement mis en oeuvre sans ossature
-5 fois plus léger qu'un parpaing traditionnel,
-sec dès la mise en oeuvre,
-bon isolant thermique et acoustique,
-solide face aux reprises
de charges importantes,
-résistant aux mouvements de sols
-résistant au feu.
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41. Revêtements de sols
Pour le choix du bois des Revêtements de sols, la stabilité
dimensionnelle et la dureté en fonction de l’utilisation sont plus
importantes que la durabilité.
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La revue:TA321
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42. Revêtements de murs et de plafonds.
Comme le bardage extérieur, les panneaux décoratifs à l’intérieur doivent
laisser l’air circuler derrière eux. La ventilation est assurée par la mise en
place d’un double lit de tasseaux ou par leur pose discontinue. Le bas et le
haut de l’ouvrage doivent laisser un passage pour assurer un flux continu
d’air. Il est de plus conseillé d’éloigner le bois du sol d’environ 10 cm.
On peut utiliser le bois comme revêtements mais avec l’utilisation de
produits de finition qui est recommandée si les revêtements sont
susceptibles d’être en contact avec l’eau ou la vapeur, comme dans les
cuisines ou les salles de bain. Le vernis doit être appliqué de préférence
avant la mise en place des panneaux. Dans tous les cas, les deux faces
doivent être traitées avec un système de finitions équivalent.
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43. Le plancher bois proprement dit désigne la plate-forme recevant ou non
un revêtement de sol et composée d'éléments en bois, planches ou
panneaux. Cette plate-forme repose elle-même sur une structure porteuse
primaire.
Avant toute chose, le choix du matériau et de l'entraxe des solives sera
déterminé par:
-les charges à prendre en compte
-la portée entre les appuis
-les sections disponibles dans le matériau choisi
Les planchers en bois
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44. Charlene du plancher
Tout le bois utilisé pour la charpente d’une construction à ossature
bois doit être bien sec (teneur en eau du bois 19% maximum) au
moment de sa mise en œuvre. La lisse d’assise est posée sur
l’arasement des fondations,
La ferme est composée d’un entrait retroussé (1), un poinçon (2) et de deux arbalétriers (3). La
ferme supporte les pannes : les pannes intermédiaires (5) et la panne faîtière (7). Les pannes
intermédiaires sont maintenues en place grâce à des pièces en forme d’équerre : les
échantignolles (4). Les chevrons (6) reçoivent les liteaux et les tuiles. La ferme est renforcée
par des jambes de force (8)
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45. L’escalier extérieur
Aux exigences de durabilité, il faut ajouter des
exigences de résistance mécanique, de résistance au
gel et de stabilité dimensionnelle. Il est en outre
souhaitable de rendre les marches non glissantes.
Liste non limitative de bois convenant pour un
escalier extérieur : Afrormosia, Châtaignier, Tatajuba,
Wengé, Les plus stables: Afzélia, Ipé, Iroko, Acajou
d’Amérique, Merbeau, Padouk.
Escalier interieur
Pour un escalier, il faut un bois qui ait : Une résistance élevée à l’usure,
une bonne rigidité et une bonne solidité, une bonne aptitude à l’usinage.
Liste non limitative de bois convenant pour un escalier : Chêne d’Europe,
Erable d’Amérique, Frêne, Guatambu, Hêtre, Pin, Douglas (Oregon Pine),
Southern Yellow Pine, Afrormosia, Afzélia, Iroko, Merbeau, Moabi, Red
Balau, Panga-panga, Sucupira, Tatajuba, Wengé,…
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47. RESIDENCE SECONDAIRE
en bord de seine
PRINCIPE CONSTRUCTIF :
Portique en lamellé collé et panneaux
de remplissage à ossature bois
49. CENTRE NAUTIQUE RAOUL FONQUERNE
YVON CARDUNER ET ASSOCIES
PRINCIPE CONSTRUCTIF :
formes porteuses à structure arborescente, combinées avec des arcs portés
51. PAVILLON D’EXPOSITION DE LA MAISON
DE LA FORET
MICHAEL JOCKERS
PRINCIPE
CONSTRUCTIF :
Arcs en lamellé-collé ;
systèmes poteaux-poutres
et panneaux en lamellé-
collé
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Le moniteur
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Le moniteur
53. TENNIS COUVERTS SOFIA ANTIPOLIS
PISCINE
BURIASSOT (VALENCIA)
VALENCE PATINOIRE
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La revue:TA321
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La revue:TA321
55. CONCLUSION
Le bois est intemporel. C’est à la fois le
symbole de la tradition et un matériau
d’avenir qui permet toutes les
architectures, à l’extérieur comme à
l’intérieur. Là où le bois massif trouve
ses limites, les matériaux composites
issus de hautes technologies prennent la
relève.
En bois, tout est possible !
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56. BIBLIOGRAPHIE
OUVRAGES
-Charpentes en bois lamellé-collé, guide pratique de conception
et de mise en œuvre ; 1976 - Edition eyrolles.
-Construire avec le bois ; 1999 – Édition le moniteur , de
l’académie d’architecture , Paris.
PERIODIQUES
-Techniques et architecture , Architecture de bois , n° 321.
Documents consultés auprès des sites Internet
www.bois.com
Collection Microsoft Encarta 2006