Ludovic RESCH - Service Commun de Documentation UHP Nancy I

Dans cette approche, les filières « courtes », les matériaux renouvelables doivent être privilégiés. Dans ce
nouveau contexte, il est facile de comprendre toute la place stratégique, qu’un matériau comme le bois, peut
occuper. Les régions forestières ont maintenant la possibilité d’asseoir leur développement économique sur ce
matériau, qui trouve une nouvelle expression dans l’architecture contemporaine et une nouvelle place dans le
panel des matériaux de construction possibles. L’utilisation de bois de pays devient alors une priorité et vise à
remplacer, par exemple, l’utilisation des bois d’importation qui est actuellement quasi générale dans la fabrication
du bois lamellé collé en France aujourd’hui.
Le bois, matériau composite et naturel par excellence, est un matériau à plusieurs facettes. Il provient d’une
ressource biologique considérable : 30% du territoire français [1], il est optimisé pour un grand nombre de
caractéristiques : coût matière, résistance, légèreté, transformation, très faible impact environnemental, etc.
Dans le domaine du bois construction, les matériaux composites à base de bois ont vu le jour. Les matériaux
en plaques offrent une réponse économique aux problèmes constructifs tels que les panneaux contrecollés, les
panneaux de particules, les panneaux OSB, MDF, contreplaqués, panneaux d’éléments massifs collés type KLH [2],
panneaux chevillés type THOMAHOLZ [3]… Dans les usages liés au bâtiment, le marché propose également des
produits longs : lamellé collé, poutres en I, poutrelles mixtes, etc. De manière générale, tous ces matériaux font
appel à la reconstitution, c’est une tendance lourde qui est une réponse aux demandes du marché de la
construction. Ce marché exige des produits longs, ou des plaques, aux caractéristiques précises et constantes.
L’introduction généralisée de L’EUROCODE 5 [4] est une réponse à cette légitime demande.
Quelques soient les technologies, les matériaux utilisés, ou l’époque, les parties de structures en bois
peuvent être regroupés en trois familles qui ont des rôles qui leurs sont propres. Ces trois familles sont les poutres
et les poteaux qui constituent le squelette de la structure, les planchers qui ont un rôle de diaphragme horizontal
et les parois qui ont un rôle de diaphragme vertical. Dans l’architecture et les techniques constructives
d’aujourd’hui, ces trois types d’éléments sont, dans la quasi-totalité des typologies d’ouvrages construits, bien
présents.
L’une des problématiques essentielle liée à l’utilisation du bois dans la construction porte sur les
assemblages. Assurer une continuité parfaite entre deux pièces de bois reste un obstacle. Les solutions existent
pour assembler le bois mais restent cantonnées toujours dans le même registre. Les liaisons sont de trois types : les
liaisons ponctuelles avec des organes de type tiges : clous, vis, boulons généralement en acier, cheville en bois ; les
liaisons linéiques et les liaisons surfaciques faisant principalement appel aux colles et aux différents dérivés de la
pétrochimie. L’autre problématique porte sur la grande variabilité des propriétés, en particulier des propriétés
mécaniques. Là encore, la solution passe par la reconstitution et « l’assemblage » de pièces de bois de petites
dimensions mais ayant les mêmes propriétés.
Dans ce domaine essentiel des « assemblages » liés au bois, une innovation récente constitue une véritable
révolution : le soudage du bois.
Récemment, en 1996 [5], deux pièces de bois massif ont été assemblées sans l’utilisation de matériaux
supplémentaires : en frottant tout simplement deux faces entre elles sous un chargement perpendiculaire à ces
faces. Ce procédé, quasi instantané, est appelé soudage du bois par friction. Il existe deux variantes de ce procédé :
le soudage linéaire par translation linéaire et circulaire et le soudage rotatif. Ce troisième type de soudage par
friction peut être effectué de deux manières : la première méthode est la rotation d’une pièce autour d’un axe
normal à la surface à souder, rejoignant le soudage par friction orbitale, la seconde méthode est l’introduction
d’une pièce cylindrique ou conique dans une autre pièce par rotation. La pièce cylindrique peut être une cheville en
bois (ou tourillon).
A partir de cette technologie, la question se pose de son adaptation aux systèmes constructifs bois. Il est
possible d’imaginer là une nouvelle technique constructive qui soit intégralement constituée de matériaux
renouvelables à base de bois. Cette nouvelle technique constitue une véritable rupture technologique puisqu’il
serait possible de construire sans faire quasiment appel aux matériaux d’origine fossile comme l’acier des
assemblages traditionnels ou la pétrochimie largement présente dans l’industrie du collage. Sans revenir sur
l’impact positif de l’utilisation du bois sur l’effet de serre, il se comprend facilement qu’il y a là une réponse à
l’ensemble des problématiques évoquées dans cette introduction.
Ce travail de thèse constitue la première approche en vraie grandeur de l’adaptation du soudage du bois à
des éléments de structures type génie civil. Un choix préalable a été fait de limiter l’approche à la seule technologie
du soudage rotatif (ou tourillons soudés).
Les questions posées et les éléments de réponse apportés dans cette thèse portent sur :
2|Introduction