Synthèse sur les machines de classement Pour l’industrie ...

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Synthèse sur les machines de classement Pour l’industrie bois de Corse

REF. LBO/DR/403/13/384 – 26/11/2013

D. Reuling – J.D. Lanvin

Phase II.4. de l’étude : « Accompagnement des indus triels corses sur la caractérisation complémentaire du Pin laricio»

Rapport final

ODARC Avenue Paul Giacobbi

BP 618 20601 BASTIA CEDEX

Ce document comporte 32 pages. La reproduction de ce rapport d’etude n’est autorisée que dans son intégralité.

ODARC Bordeaux, le 26/11/2013 Accompagnement des industriels corses sur le classement machine des bois structure Pin laricio

Document de 32 pages. “ Accompagnement des industriels corses sur le classement machine des bois de structure Pin laricio” 2/32

Sommaire

1 - Rappel : ..................................................................................................................4 2 - Tests en laboratoire en vue du réglage des machines de classement ...................5

2.1 - Description des essais de flexion.................................................................... 5

2.2 - Masse volumique des avivés .......................................................................... 8

2.3 - Evaluation des propriétés mécaniques ........................................................... 8

2.31 - Contrainte à la rupture............................................................................... 8 2.32 - Module d’élasticité local à 12% d’humidité ................................................ 9 2.33 - Masse volumique à 12% des planches ................................................... 10 2.34 - Causes de rupture des planches............................................................. 10

3 - Identification des machines de classement à régler pour le Pin laricio.................11 4 - Comparaison des performances mécaniques de différentes essences résineuses..................................................................................................................................12 5 - Sylviculture et propriétés mécaniques des pins Laricio en Corse.........................15

5.1 – Rappel des parcelles échantillonnées.......................................................... 15

5.2 - Interactions stations et propriétés mécaniques du bois en flexion ................ 16

5.3 Interaction arbres sur pied et propriétés mécaniques ..................................... 16

6 - Conclusion............................................................................................................19 Annexe 1 : Calcul du module d’élasticité global ou local et de la contrainte à la

rupture .......................................................................................................................20 Annexe 2 : Machine XYLOCLASS.............................................................................21 Annexe 3 : Machine ViSCAN.....................................................................................23 Annexe 4 : Machine ViSCAN-COMPACT..................................................................25 Annexe 5 : Machine ViSCAN-PLUS ..........................................................................27 Annexe 6 : Machine MTG..........................................................................................29 Annexe 7 : Machine mtgBATCH................................................................................31



Photos

Photo 1 : Début de l’essai de flexion 4 points ......................................................................................... 8 Photo 2 : Fin de l’essai de flexion 4 points .............................................................................................. 8

Figures et graphiques

Figure 1 : Principe de chargement sur le banc de flexion ....................................................................... 6 Graphique 2 : exemple d’une courbe de déplacement en flexion sur une pièce de section 65*210 mm7 Graphique 3 : Classement optimal après rupture des sciages sur banc de flexion en C 45 / C 24...... 12 Graphique 4 : Classement optimal après rupture des sciages sur banc de flexion en C 40 / C 24...... 13 Graphique 5 : Classement optimal après rupture des sciages sur banc de flexion en C 35 / C 18...... 13 Graphique 6 : Classement optimal après rupture des sciages sur banc de flexion en C 30 / C 18...... 14 Graphique 7 : Classement optimal après rupture des sciages sur banc de flexion en C 24 ................ 14 Graphique 8 : Effets principaux pour le critère mécanique : contrainte à la rupture ............................. 17 Graphique 9 : Effets principaux pour le critère mécanique : module d’élasticité .................................. 17 Graphique 10 : Effets principaux pour le critère masse volumique....................................................... 18

Tableaux

Tableau 1 : Tableau des classes de résistance (extrait de la norme EN 338)........................................ 5 Tableau 2 : Sensibilité des capteurs lors de la mesure des caractéristiques mecaniques..................... 7 Tableau 3 : Causes de rejet de l’essai .................................................................................................... 8 Tableau 4 : Caractéristiques des contraintes à la rupture par section.................................................... 9 Tableau 5 : Caractéristiques des modules d’élasticité local à 12% par section...................................... 9 Tableau 6 : Caractéristiques des masses volumiques à 12% par section............................................ 10 Tableau 7 : Causes des ruptures par flexion 4 points........................................................................... 10 Tableau 8 : Machines qui peuvent classer mécaniquement le Pin laricio en France ........................... 11 Tableau 9 : Caractéristiques des peuplements échantillonnés............................................................. 15 Tableau 10 : Caractéristiques des sciages issus des peuplements échantillonnés ............................. 15 Tableau 11 : Caractéristiques stationnelles par parcelles..................................................................... 16



1 - Rappel : Dans le contexte de la valorisation des sciages français en construction, notamment au travers du marquage CE, le classement par machine présente de nombreux avantages. Aujourd’hui, la possibilité la plus répandue pour classer les bois français réside dans la norme NFB 52001 partie 1 (2011), norme de classement visuel, qui ne permet pas d’obtenir des rendements satisfaisants. Ceci est dû au faible niveau de corrélation existant entre les singularités d’aspect du matériau et ses performances mécaniques. De nombreux pays pratiquent en lieu et place du classement visuel un classement par machine, qui augmente considérablement les rendements dans les classes élevées, du fait de la mesure de paramètres mieux corrélés. L’utilisation d’un tel matériel pour effectuer du classement mécanique est conditionnée à une démarche d’homologation européenne de la machine décrite par la norme EN 14081 parties 1 à 4. Cette démarche consiste à définir pour une essence les réglages de la machine pour une origine géographique donnée. Ainsi, si de nombreuses machines de classement mécanique existent en Europe du Nord, en France aucun fabricant ne propose de machine homologuée pour le classement du Pin laricio français. Or, les entreprises de la filière bois française sont confrontées à un défi d’envergure : la mise en place du marquage CE des produits de la construction et de ses procédures d’attestation de conformité associées. En effet, depuis le 1er Janvier 2012, toutes les pièces de bois à destination de la construction doivent être marquées CE, et donc classées selon leur résistance. L’implantation de machines de classement dans les entreprises françaises de la filière risque donc de se développer très rapidement.

• L’ODARC (octobre 2010) a donc décidé de faire appel à FCBA pour l’aider dans sa démarche d’identification des machines adaptées au contexte industriel corse puis dans un second temps pour l’homologation de ces machines sur le Pin laricio Corse.

FCBA a donc accompagné l’ODARC dans leur travail d’informations auprès des scieurs corses sur le classement mécanique et dans la démarche d’homologation suivant la procédure décrite dans la norme EN 14 081 pour un certain nombre de machines de classement.



2 - Tests en laboratoire en vue du réglage des mach ines de classement Le marquage CE des bois utilisés dans la construction (EN 14081 – 1) demande une estimation du potentiel mécanique de chaque avivé par machine selon des techniques d’auscultation par contrôle non destructifs. Les normes EN 14081 (parties 1 – 4) définissent à la fois le réglage initial de ces machines (corrélation entre paramètres CND et tests destructifs) pour une essence et sur une zone de croissance donnée et le suivi en production. Quelque soit la méthode, le bois sera classé à partir de la qualification de ces défauts intrinsèques en plusieurs catégories appelées classes mécaniques. Le tableau ci-dessous présente les principales classes de bois ainsi que leurs caractéristiques exigées utilisées dans la construction d’après la norme EN 338. Ces caractéristiques ont été également établies pour les autres matériaux de construction comme le béton et l’acier.

Tableau 1 : Tableau des classes de résistance (extr ait de la norme EN 338)

Classes mécaniques d’un lot de bois

fm,k Fractile 5% de la

contrainte en flexion (MPa)

Eml,mean Module

d’élasticité moyen (MPa)

Eml,0,05 Fractile du

Module d’élasticité(MPa)

ρ12,k Fractile 5% de

la Masse Volumique (kg/m3)

C45 45 15 000 10 000 440 C40 40 14 000 9 400 420 C35 35 13 000 8 700 400 C30 30 12 000 8 000 380

TR 26 28.3 11 000 - 370 C27 27 11 500 7 700 370 C24 24 11 000 7 400 350 C18 18 9 000 6 000 320 C16 16 8 000 5 400 310 C14 14 7 000 4 700 290

Les essais de flexion 4 points servant aux réglages des machines ont été effectués sur des sciages de Pin laricio de deux provenances (la Corse et le Languedoc Roussillon) au sein du laboratoire mécanique du FCBA de Bordeaux. Le choix de ces deux régions a été effectué pour obtenir une reconnaissance du réglage sur l’ensemble du territoire français.

2.1 - Description des essais de flexion

Ces essais ont été réalisés sur des éprouvettes à un taux moyen d’humidité relative de 12%. Selon la norme EN 408, l’éprouvette a été chargée symétriquement en flexion en deux points sur une portée égale à 18 fois la hauteur. La charge (P) est appliquée au tiers et aux deux tiers de la portée (cf. figure n°1), également au moyen de 2 poinçons cylindriques. La flèche centrale (f) est mesurée au milieu d'une base de mesure à 5 fois la hauteur de l'éprouvette et disposée symétriquement dans le tiers central de l'éprouvette.



Des plaques métalliques ont été insérées entre chaque appui et la pièce pour réduire les risques d'écrasement. La dimension des plaquettes parallèle à l'axe des appuis est au moins égale à la largeur de l'éprouvette. Un système d’antidéversement a été placé au niveau des points d’appuis intérieurs pour éviter un vrillage de l’éprouvette en cours d’essais pour les sections de largeur supérieure à 100 mm.

Figure 1 : Principe de chargement sur le banc de fl exion

La force est appliquée à vitesse constante qui ne dépasse pas 0.003 h mm/s jusqu’à la rupture de la pièce (Fmax). La flèche est mesurée au centre de la rive de compression de l’éprouvette entre 0 et 40% de la force maximale. Ainsi nous obtenons un module global d’élasticité (= Em,g) en flexion quatre points, qui est le rapport entre l’accroissement de force en newtons et l’accroissement de flèche en millimètre (illustré par le graphique 1). L’essai porte jusqu'à la destruction mesurée grâce aux capteurs, nous donnant ainsi, pour les 720 éprouvettes testées une contrainte à la rupture (=fm) moyenne par section de pièce. L’ensemble des calculs du module d’élasticité et de la contrainte à la rupture est récapitulé en annexe 1.



Force = f (flèche)

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00

Déplacement capteur central (mm)

For

ce m

ax (N

)

Graphique 2 : exemple d’une courbe de déplacement e n flexion sur une pièce de section 65*210 mm

Pour les 6 sections testées (30*85 ; 65*70 ; 50*165 ; 65*210 ; 80*195 ; 150*285 mm) les essais ont été réalisés sur une machine de marque MTS commandée par micro ordinateur. Deux vérins de classe I (capacité de chargement de 250 000 N) ont été installés sur la partie haute de la machine.

Tableau 2 : Sensibilité des capteurs lors de la mes ure des caractéristiques mecaniques.

Grandeurs mesurées

Etendue de mesure

Précision du capteur

appuis de chargement

Distance entre appuis

réglable par position

± 5 mm

Force par vérin machine MTS

charge P 25 000 daN 1%

capteur de déplacement inductif

Flèche central f 100 mm 1%



Photo 1 : Début de l’essai de flexion 4 points Phot o 2 : Fin de l’essai de flexion 4 points

2.2 - Masse volumique des avivés

La masse volumique de chaque planche testée a été évaluée en prenant les dimensions largeur et épaisseur au pied à coulisse et en pesant la pièce. Cette masse volumique a été ramenée à un taux d’humidité moyen de 12% suivant la correction donnée par la norme EN 384 (0,5 kg par point d’humidité en plus ou en moins). L’humidité a été relevée à l’aide d’un humidimètre à pointe sur chaque planche.

2.3 - Evaluation des propriétés mécaniques

Sur les 720 planches testées, 28 ont été écartées en terme de résultats pour les causes décrites dans le tableau 3 :

Tableau 3 : Causes de rejet de l’essai

Causes Nombre de planches

Rupture en dehors du tiers central sollicité

27

Pas de signal obtenu par le matériel de classement

1

Total 28 2.31 - Contrainte à la rupture

Les mesures de la contrainte à la rupture pondérée par l’effet d’échelle (voir annexe 1) effectuées sur les 692 planches restantes nous donnent les résultats statistiques élémentaires suivants (tableau 4).



Tableau 4 : Caractéristiques des contraintes à la r upture par section

Contrainte à la rupture (MPa) Section (mm) Moyenne Coefficient

de variation Fractile

à 5% Minimum Maximum Nb de

planches 30*85 44,3 44% 15,8 9,5 82,0 49

50*165 40,0 42% 18,7 9,4 78,3 49 65*70 47,0 41% 20,0 9,1 92,4 174

65*210 56,2 37% 22,7 18,0 94,4 49 80*195 54,4 32% 29,7 20,6 90,7 185

150*285 54,8 27% 30,7 21,8 85,3 186 Total 51,0 36% 22,0 9,4 94,4 692

Si nous comparons la colonne de résultats des fractiles à 5% de la contrainte à la rupture aux exigences de la classe C 18, nous constatons que l’ensemble des pièces respecte le seuil de 18 MPa à l’exception de la section 30*85 mm. 2.32 - Module d’élasticité local à 12% d’humidité

Les mesures de module d’élasticité local à 12% effectuées sur les 692 planches nous donnent les résultats statistiques élémentaires suivants (tableau 5).

Tableau 5 : Caractéristiques des modules d’élastici té local à 12% par section Module d’élasticité local à 12% (MPa) Section

(mm) Moyenne Coefficient de variation

Fractile à 5%

Minimum Maximum Nb de planches

30*85 10 035 36% 4 233 2 751 16 330 49 50*165 11 464 30% 6 166 5 826 19 207 49

65*70 10 726 31% 5 751 3 773 19 076 174 65*210 13 271 21% 8 579 6 827 17 907 49 80*195 14 259 25% 8 789 5 712 26 196 185

150*285 14 743 21% 10 086 7 736 22 561 186 Total 12 932 29% 6 619 3 773 26 196 692

Si nous comparons la colonne de résultats de moyennes et de fractiles à 5% du module d’élasticité local aux exigences de la classe C 18, nous constatons que la majorité des sections respecte les seuils (9 000 MPa en moyenne et 6 000 MPa en fractile à 5%). Seules deux sections 30*85 mm et 65*70 mm sont en dessous du seuil en fractile à 5% de la classe C 18.



2.33 - Masse volumique à 12% des planches

Les mesures de masse volumique à 12% effectuées sur les 692 planches nous donnent les résultats statistiques élémentaires suivants (tableau 6).

Tableau 6 : Caractéristiques des masses volumiques à 12% par section Masse volumique à 12% (kg/m³) Section

(mm) Moyenne Coefficient de variation

Fractile à 5%

Minimum Maximum Nb de planches

30*85 540 8% 456 420 631 49 50*165 520 9% 456 441 631 49

65*70 517 10% 436 409 670 174 65*210 552 8% 482 463 656 49 80*195 536 9% 475 424 736 185

150*285 561 10% 473 382 703 186 Total 538 10% 456 382 736 692

Si nous comparons la colonne de résultats de moyennes et de fractiles à 5% de la mase volumique aux exigences de la classe C 40, nous constatons que l’ensemble des pièces respecte les seuils (500 kg/m³ en moyenne et 420 kg/m³ en fractile à 5%). Ce paramètre n’est donc pas critique pour classer les sciages. 2.34 - Causes de rupture des planches Les causes de rupture ont été relevées pour chaque planche testée. Le tableau ci-dessous présente les différentes causes de rupture : Tableau 7 : Causes des ruptures par flexion 4 point s

Causes des ruptures Pourcentage en nombre de pièces

Pourcentage cumulé

Nœuds 69 % 69% Groupe de nœuds 13 % 82% Pente de fil 6 % 88% Bois 4 % 92% Cisaillement 4 % 96% Roulure 2 % 98% Fentes 1 % 99% Compression 1 % 100%

Les causes à la rupture sont principalement liées à la présence de noeuds (82% des cas).



3 - Identification des machines de classement à rég ler pour le Pin laricio Parmi les 4 entreprises identifiées par l’ODARC, le FCBA a rencontré individuellement les chefs d’entreprises en 2011 et a recueilli les informations nécessaires à l’identification de leurs besoins liés au classement par machine des bois destinés à la construction. L’ensemble de ces informations technico-économiques a permis de sélectionner un nombre de machines de classement susceptible de répondre au mieux aux besoins des entreprises corses. Les matériels figurant dans le tableau 8 ci-après ont été retenus ou mis à disposition par le fabricant pour passer les sciages de Pin laricio. L’ensemble de ces matériels peut bénéficier d’un réglage validé par la commission européenne Task Group 1 du CEN 124 répondant aux exigences de la norme EN 14 081 parties 1 à 3 et permettant de classer mécaniquement les sciages de Pin laricio de provenance française.

Tableau 8 : Machines qui peuvent classer mécaniquem ent le Pin laricio en France

Fabricants Machines Réglage bois vert

Réglage bois sec

MTG 960 mtgBATCH 962 mtgBATCH 966

Réglage validé depuis le 18

Septembre 2013

Réglage validé depuis le 10 Juin 2013

MTG 920 mtgBATCH 922

BROOKHUIS

mtgBATCH 926 Non autorisé

Réglage validé depuis le 10 Juin 2013

ViSCAN ViSCAN-PLUS MICROTEC ViSCAN-COMPACT

Réglages validés depuis le 10 Juin 2013

XYLOMECA XYLOCLASS version T Homologation possible si

entreprises corses se manifestent auprès de la société XYLOMECA



4 - Comparaison des performances mécaniques de diff érentes essences résineuses Les différents tests de flexion effectués par le FCBA lors de ces campagnes bois français permettent de visualiser le positionnement du Pin laricio par rapport aux autres essences dans différentes combinaisons de classes établies après rupture des pièces. Ce classement est un classement optimal qui ne doit pas être confondu avec le classement prédictif fait par les machines de classement dont les rendements de pièces par classe mécanique seront moindres. Les résineux ayant servi à la comparaison avec le Pin laricio testé lors de cette étude sont :

• Le Douglas (base de données FCBA France entière) • L’Epicéa et le Sapin (base de données FCBA France entière) • Les Pins (base de données FCBA France entière des Pins hors Pin laricio) • Le Pin laricio (base de données FCBA France entière, première étude de

caractérisation du Pin laricio des années 1990)

519141

14631590

427

28487552317

2198

228

15965

1131607

37

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Pin laricio ODARC Douglas Pins (hors laricio) Pin laricio etude 1990 Epicéa et Sapin

Essences

Pou

rcen

tage

Rejets

C24

C45

XXX : Nombre de sciages testés

Graphique 3 : Classement optimal après rupture des sciages sur banc de flexion en C 45 / C 24

Le graphique 3 représente le pourcentage de pièces classées en classes C 45 et C 24 ainsi que le pourcentage de pièces non utilisables en structure (rejet).



1124

22722062

627509

20281334

1702

134

116

374

1305

631200

67

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Pin laricio ODARC Pin laricio etude 1990 Douglas Pins (hors laricio) Epicéa et Sapin

Essences

Pou

rcen

tage

Rejets

C24

C40

XXX : Nombre de sciages testés Graphique 4 : Classement optimal après rupture des sciages sur banc de flexion en C 40 / C 24


1378

26122993

704581

2148

16171699

229

102

0166219289

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Pin laricio ODARC Pin laricio Etude 1990 Pins (hors laricio) Douglas Epicéa et Sapin

Essences

Pou

rcen

tage

Rejets

C18

C35





355032282842795

629

1113969634118

38248198504825

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Pin laricio ODARC Pin laricio Etude 1990 Epicéa et Sapin Douglas Pins (hors laricio)

Essences

Pou

rcen

tage

Rejets

C18

C30



427538729043394677

6365235713215

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Pin laricio ODARC Epicéa et Sapin Pin laricio etude 1990 Douglas Pins (hors laricio)

Essences

Pou

rcen

tage

Rejets

C24

XXX : Nombre de sciages testés Graphique 7 : Classement optimal après rupture des sciages sur banc de flexion en C 24

Le graphique 7 représente le pourcentage de pièces classées en classe C 24 ainsi que le pourcentage de pièces non utilisables en structure (rejet).



5 - Sylviculture et propriétés mécaniques des pins Laricio en Corse Ce paragraphe a pour but de donner au sylviculteur Corse des indications quant aux critères à prendre en compte pour évaluer les propriétés mécaniques de leurs peuplements et de déterminer les meilleurs bois à proposer pour une utilisation structurale. Le lot de planches issues de Corse ayant été traçé de l’arbre jusqu’au sciage nous pouvons remonter aux caractéristiques de l’arbre et de la parcelle de prélèvement. L’ensemble des critères relevés pour la sylviculture, les conditions stationnelles et les critères mesurés sur les arbres ont été associés aux caractéristiques mécaniques des planches ayant subi une flexion quatre points. Nous avons stratifié l’échantillonnage en plan factoriel pour pouvoir identifier les effets principaux des différents critères arbres sur les propriétés mécaniques des planches. Seules les interactions significatives d’un point de vue statistique, seront présentées dans ce paragraphe.

5.1 – Rappel des parcelles échantillonnées

Le tableau 9 résume les principales caractéristiques des peuplements ayant fourni les sciages corses destinés aux essais mécaniques.

Tableau 9 : Caractéristiques des peuplements échant illonnés

Moyenne peuplement

Parcelles échantillonnées

Altitude parcelle

(m)

Age des arbres

Circon-férence à 1,30 m (cm)

Hauteur totale (m)

Volume unitaire moyen

(m³)

Densité peuplement

(ha)

Nombre d’arbres

Marmano 907 149 192 33,2 4,405 161 20 Sant Antone 1250 161 190 34,2 4,539 265 20 Valdunielu 1050 162 185 33,6 4,305 202 20 Vizzavona 880 181 180 39,2 4,798 218 20 Total 1022 186 186 35 4,512 212 80 Bien qu’il existe des différences entre les 4 parcelles, nous pouvons dire d’une manière générale que les peuplements sont d’altitude (907 à 1250 m) les arbres ont de forts volumes unitaires et sont très âgés (149 à 186 ans). Il est intéressant de rapprocher ses caractéristiques peuplements aux caractéristiques mécaniques des planches issus de ces parcelles (tableau 10).

Tableau 10 : Caractéristiques des sciages issus des peuplements échantillonnés

Moyenne des sciages Parcelles

échantillonnées Contrainte à la

rupture (MPa)

Module d’élasticité

(MPa)

Masse volumique

(kg/m³)

Nombre de pièces

Marmano 50,5 13 170 540 156 Sant Antone 50,3 12 360 539 138 Valdunielu 56,5 14 500 542 121 Vizzavona 52,7 13 400 532 131 Total 52,3 13 300 538 546



Une analyse de moyenne fait ressortir de manière significative la parcelle Valdunielu comme très différente des autres parcelles (valeurs mécaniques les plus élevées) sans que l’on puisse l’expliquer par les caractéristiques du peuplement ou de la parcelle.

5.2 - Interactions stations et propriétés mécanique s du bois en flexion

Trois paramètres ont été relevés pour caractériser la station, l’altitude, le type de sol et la profondeur du sol. Aucun des trois critères ne fait ressortir de différences significatives sur les caractéristiques mécaniques des sciages.

Tableau 11 : Caractéristiques stationnelles par par celles

Parcelles Altitude Type de sol Profondeur Nombre d’arbres

acidicline mésophile >60cm 2 Marmano 907 acidicline mésophile à

mésohydrocline >80cm 18

acidiphile mésophile >100cm 1 Sant Antone 1250 acidiphile mésophile >60cm 19 acidicline mésohygrocline >100cm 10 acidicline mésophile >60cm 7 Valdunielu 1050 acidiphile mésophile à mésohydrocline

>80cm 3

acidicline à acidiphile mésohydrocline

>100cm 9

acidicline à acidophile mésophile

>100cm 4 Vizzavona 880

neutroacidicline hygrocline >100cm 7

5.3 - Interaction arbres sur pied et propriétés méc aniques

Deux types de critères ont été pris en compte pour établir des relations entre l’arbre et les propriétés mécaniques du bois, il s’agit :

• des caractéristiques propres à l’arbre (diamètre à 1,30 m, âge, dominance, forme, statut, hauteur 1ere branche verte et branchaison) • des caractéristiques de provenance de l’avivé dans l’arbre (hauteur de prélèvement)

Chaque critère caractérisant l’arbre a été pris individuellement et comparé aux propriétés mécaniques (contrainte à la rupture, module d’élasticité et masse volumique) pour en établir des relations. Si nous voulons hiérarchiser les facteurs qui influencent le plus les propriétés mécaniques et connaître l’impact moyen de chaque critère pris en compte nous pouvons les classer en facteurs principaux comme nous le montre les graphiques 8 à 10.



320

280

240

200

160

12080

65

60

55

50

45

40

28,1

23,6

19,1

14,6

10,15,6 3025201510 321 CBA

Classe age

Moyenne des contraintes à la rupture planches (MPa)

Hauteur arbre Hauteur 1ere branche verte dominance Classement grumes

Moyennes des données

années (m) (m)

3 : Dominé

2 : co-dominant

1 : Dominant

Graphique 8 : Effets principaux pour le critère méc anique : contrainte à la rupture

Si nous devions établir un classement du plus au moins importants des facteurs à prendre en compte pour sélectionner les arbres qui donnent les sciages les plus résistants, nous devrions choisir : 1 – Hauteur de prélèvement dans l’arbre (< 10 m) 2 – Des arbres âgés de 120 ans et plus, 3 – Des grumes classées en qualité A ou B

320

280

240200

16012080

17000

16000

15000

14000

13000

12000

11000

10000

9000

28,1

23,6

19,1

14,6

10,1

5,6 3025201510 321 CBA

Classe age

Moyenne modules d'élasticité des planches (MPa)

Hauteur arbre Hauteur 1ere branche verte dominance Classement grumes


(années) (m) (m)

3 : Dominé

2 : C o-dominant

1 : Dominant

Graphique 9 : Effets principaux pour le critère méc anique : module d’élasticité



Si nous devions établir un classement du plus au moins importants des facteurs à prendre en compte pour sélectionner les arbres qui donnent les sciages les plus rigides, nous devrions choisir : 1 – Des arbres agés de 120 ans et plus, 2 – Hauteur de prélèvement dans l’arbre (< 15 m) 3 – Hauteur de la 1ere branche verte (> 25 m) 4 – Des grumes classées en qualité A.

32028024020

016

012080

600

580

560

540

520

500

480

28,1

23,6

19,1

14,6

10,1

5,6 3025201510 321 CBA

Classe age

Moyenne masses volumiques des planches (kg/m³) Hauteur arbre Hauteur 1ere branche verte dominance Classement grumes


(années) (m) (m)

3 : Dominé

2 : C o-dominant

1: Dominant

Graphique 10 : Effets principaux pour le critère ma sse volumique

Si nous devions établir un classement du plus au moins importants des facteurs à prendre en compte pour sélectionner les arbres qui donnent les sciages les plus lourds, nous devrions choisir : 1 – Hauteur de prélèvement dans l’arbre (< 6 m) 2 – Des grumes classées en qualité A. Les deux critères (âge et hauteur de la 1ère branche verte) ne sont pas corrélés de façon significative à la masse volumique des planches.



6 - Conclusion L’étude a permis de mettre sur le marché des machines de classement adaptées au classement mécanique du Pin laricio français. Nous avons pu mettre en évidence avec les tests réalisés que les performances mécaniques des sciages quoique très variables (comme pour les autres résineux) présentent pour le Pin laricio un potentiel important dans les classes mécaniques les plus élevées (supérieur à la classe C30). La réalisation de l’étude de la variabilité mécanique des sciages, interaction arbres sur pied et qualité mécanique des sciages a été primordiale quant aux conclusions de l’étude. En effet, la compréhension des facteurs arbres et massifs influençant la qualité mécanique des sciages vont permettre d’orienter la sélection des arbres à prélever pour obtenir des sciages capables de répondre aux exigences imposées pour leur utilisation en construction. Le choix raisonné des grumes pouvant donner des sciages de bonnes propriétés doit donc tenir compte des facteurs de sélection des arbres suivants : 1 – Des arbres d’âge mur (> 120 ans et plus), 2 – Hauteur de prélèvement (< 10 m) 3 – Hauteur 1ère branche verte (> 20 m) 4 – Des grumes classées en catégorie A ou B Auteurs du rapport : Didier REULING, Jean-Denis LAN VIN Le maître d’ouvrage du projet : M. Yves CONVENTI Chef de service Développement ODARC Les techniciens chargés des essais : François BESSON, Joël GODARD, Nicolas MAGNE, Jessy PEREY Les techniciens chargés des prélèvements et des rel evés dendrométriques des arbres échantillons : Yves BERNOT, Jean-Christophe GIULIANI, Jean PONTERI , Sylvestre SISCO



Annexe 1 : Calcul du module d’élasticité global ou local et de la contrainte à la rupture

Module d’élasticité global et local :

−

−−−=

Gbha

FFww

bh

aalE

56

22

43

12

123

32

gm,

Em,g : Module d’élasticité global en flexion, en newtons par millimètre carré ou MPa a : distance entre un point de chargement et l’appui le plus proche dans un essai de flexion, en millimètre ; b : largeur de la section transversale dans un essai de flexion, ou la plus petite dimension de la section transversale, en millimètres ; h : hauteur de la section transversale dans un essai de flexion ou la dimension la plus grande de la section transversale ou la hauteur de l'éprouvette d'essai dans des essais transversaux et des essais de cisaillement, en millimètres ; l : portée en flexion ou longueur de l'éprouvette d'essai entre les mors de la machine d'essai en compression ou en torsion, en millimètres ; G : est le module de cisaillement estimé ; s'il n'est pas connu, G peut être pris comme l'infini. F2-F1 : est un accroissement de force en newtons sur la ligne de régression avec un coefficient de corrélation de 0,99 ou mieux ;

W2-W1 : est l’accroissement de flèche en millimètres Le module d’élasticité est ajusté à un taux d’humidité de 12% par une correction de 1% pour chaque variation de 1% de teneur en humidité (norme EN 384 2010) Le module d’élasticité local est déterminé à partir de la mesure du module d’élasticité global au moyen de la relation suivante :

2690*3.1 ,384 −= gm

EN

Lm EE

Contrainte à la rupture :

²hb18

××= hpfm

fm : contrainte à la rupture p : force appliquée h : hauteur de la section b : surface de la section transversale Pour chaque contrainte, l’effet d’échelle pondère les valeurs de contrainte d’une poutre d’hauteur H à la contrainte d’hauteur 150mm par la relation suivante :

2.0

150 150*

= Hfmfm H



Annexe 2 : Machine XYLOCLASS

XYLOMECA 41 Rue Michel de

Montaigne 24700 MOULIN NEUF

Tel/fax : +33(0)5 53 81 35 96

Portable 06 84 86 78 41 [email protected]

http://www.xylomeca.fr

XYLOCLASS Xyloclass est une machine de classement utilisant les techniques de vibration pour mesurer le module d’élasticité de manière à prédire la contrainte à la rupture

Défilement des produits à classer Transversal Vitesse de classement < 50 produits / minute XYLOCLASS T Couplage possible avec autre machine NON Longueur maxi des produits < 15 m Épaisseur des produits • 24 à 110 mm

• 24 à 110 mm • 23 à 110 mm • 23 à 110 mm • 25 à 110 mm • 20 à 94 mm • 30 à 77 mm

• Pin maritime BV • Pin maritime BS • Sapin/épicéa BS • Sapin/épicéa BV • Sitka BV • Sitka BS • Douglas BS

Largeur des produits • 72 à 220 mm • 68 à 242 mm • 68 à 220 mm • 95 à 253 mm • 85 à 236 mm • 81 à 308 mm

• Pin maritime BV • Sapin/épicéa BS • Sapin/épicéa BV • Sitka BV • Sitka BS • Douglas BS

Plage de température De 0° à 50 °C Longueur +/- 20mm Épaisseur +/- 1.5 mm Mesure de la dimension des produits Largeur +/- 1.5 mm

Mesure de la vibration par • Laser XYLOCLASS T Masse Oui

Mis en place chez GascogneWoodProducts

Route de Cap de Pin 40210 Escource - France

Scierie LABADIE



XYLOMECA 41 Rue Michel de

Montaigne 24700 MOULIN NEUF

Tel/fax : +33(0)553813596 [email protected]

http://www.xylomeca.fr

Essences françaises accréditées* et combinaison de classes homologuées

XYLOCLASS T Pin maritime (> 40ans) 10% < Bois sec (<18%)

XYLOCLASS T Pin maritime (> 40 ans) Bois vert (> 30%)

C30-C18 C30-C18 C24 C24

XYLOCLASS T Sapin/épicéa 10% < Bois sec <18%

XYLOCLASS T Sapin/épicéa Bois vert (> 30%)

C35-C24-C18 C35-C24-C16 C30-C24-C18 C35-C18 C35-C18 C30-C18 C30-C18 TR26-C16 TR26-C16 C27-C18 C24-C18 C24 C24 – C16 C18 C18

XYLOCLASS T Sitka 10 % < Bois sec <18%

XYLOCLASS T Sitka Bois vert (> 30%)

C30 - C24 C30 - C24 C30-C18 C30-C18 TR26-C16 TR26-C16 C24 C24 – C16 C16 C24 C18

XYLOCLASS T Douglas 10 % < Bois sec <18%

C35-C24-C18 C35-C18 C30-C18 TR26-C16 C24-C18 C24 – C16 C24 – C14 C18

Homologations en cours ou à venir • Douglas (bois vert) *le système de mesure est aussi homologué pour d’autres essences provenant

d’autres pays (cf. EN 14081-4).



Annexe 3 : Machine ViSCAN

MiCROTEC srl – GmbH

Julius Durst Straße 98 I – 39042 BRIXEN

Tel : +39 0472 273 611 Fax : +39 0472 273 711

[email protected] www.microtec.eu

IFFRIG INGENIERING Siège social

11 rue du Havre 67 230 DIEBOLSHEIM Tel : +33 965 271 250

Port : +33 676 304 029 Iffrig-

[email protected] Iffrig-ingeniering.com

VISCAN VISCAN est une machine de classement utilisant les techniques de vibration pour mesurer le module d’élasticité de manière à prédire la contrainte à la rupture

Défilement des produits Transversal Vitesse < 180 produits / minute

Couplage possible avec d’autres machines

• Humidimètre en ligne • Mesure de la longueur en externe • Scanner visuel par caméra • Mesure de la densité par rayons X (Viscan-

plus) Longueur maxi des produits 1,8 à 6.5 m

Épaisseur des produits

• 30 à 77mm • 30 à 88 mm • 36 à 88 mm • 18 à 94 mm

• Douglas FR • Douglas EUR • Sapin / épicéa • Sitka

Largeur des produits

• 81 à 319 mm • 59 à 319 mm • 90 à 231 mm • 85 à 234 mm

• Douglas FR • Douglas EUR • Sapin / épicéa • Sitka

Plage de température machine +5 à 35°C Plage de température des bois > -20°C

Longueur Oui Épaisseur En option Mesure de la dimension des produits Largeur Oui

Mesure de la vibration • Laser Masse Non





Tel : +39 0472 273 611 Fax : +39 0472 273 711




Port : +33 676 304 029 Iffrig-



Douglas FR Bois sec (4 < MC < 24%)

Sapin / épicéa Bois sec (4 < MC < 24%)

C40 C30 C18 TR26 C16 C35 C24 C18 C24 C18 C35 C18 C24 C30 C18 C18 C24 C18 C18 Douglas EUR Bois sec (4 < MC < 24%)

Sitka Bois sec (4 < MC < 24%)

C40 C30 C18 C30 C24 C18 C40 C 27 C18 C30 C24 C16 C35 C 27 C18 C30 C18 C35 C 24 C16 C27 C16 C40 C18 TR26 C16 C35 C18 C24 C14 C30 C18 C18 TR 26 C16 C27 C18 C27 C16 C24 C14

*le système de mesure est aussi homologué pour d’autres essences provenant d’autres pays (cf. EN 14081-4).



Annexe 4 : Machine ViSCAN-COMPACT



Tel : +39 0472 273 611 Fax : +39 0472 273 711




Port : +33 676 304 029 Iffrig-


ViSCAN-COMPACT ViSCAN COMPACT est une machine de classement utilisant les techniques de vibration couplées avec la mesure de masse volumique globale pour mesurer le module d’élasticité de manière à prédire la contrainte à la rupture

Défilement des produits Transversal Vitesse < 35 produits / minute Couplage possible avec d’autres machines

• Humidimètre en ligne • Scanner visuel par caméra

Longueur maxi des produits 1,8 à 6.5 m


• 30 à 88mm • 25 à 181 mm • 18 à 94 mm • 22 à 105 mm

• Douglas EUR • Sapin / épicéa • Sitka BS • Sitka BV


• 72 à 319 mm • 63 à 280 mm • 85 à 234 mm • 94 à 253 mm

• Douglas EUR • Sapin / épicéa • Sitka BS • Sitka BV

Plage de température machine +5 à 35°C

Plage de température des bois > -20°C (bois secs) > 0°C (bois verts)

Longueur Oui Épaisseur Oui Mesure de la dimension des produits Largeur Oui

Mesure de la vibration • Laser Masse Oui





Tel : +39 0472 273 611 Fax : +39 0472 273 711




Port : +33 676 304 029 Iffrig-



Sapin / épicéa FR ; BE ; DE ; LU Bois sec (4 < MC < 24%) et Bois verts (par coef)

Douglas EUR (FR ; AT ; BE ; DE ; LU) Bois sec (4 < MC < 20%) et Bois vert (par coef)

C40 C 30 C18 C35 C24 C16 C35 C27 C18 C30 C24 C18 C35 C24 C16 C30 C24 C16 C40 C24 C35 C18 C35 C18 C30 C18 C30 C24 C30 C16 C30 C18 C27 C16 C30 C16 TR26 C16 C27 C16 C24 C18 TR26 C16 C24 C16 C24 C24 c14 C18 C18 Sitka Bois sec (4 < MC < 24%) et bois vert (> 20%)

C30 C24 C18 C30 C24 C16 C30 C24 C30 C18 TR26 C16 C27 C16 C24 C14 C18




Annexe 5 : Machine ViSCAN-PLUS



Tel : +39 0472 273 611 Fax : +39 0472 273 711




Port : +33 676 304 029 Iffrig-


ViSCAN-PLUS ViSCAN PLUS est une machine de classement utilisant les techniques de vibration couplées avec une mesure de masse volumique locale (par rayon X) pour mesurer le module d’élasticité de manière à prédire la contrainte à la rupture

Défilement des produits Transversal Vitesse < 180 produits / minute Couplage possible avec d’autres machines

• Humidimètre en ligne • Scanner visuel par caméra

Longueur maxi des produits 1,8 à 6.5 m


• 25 à 181 mm • 30 à 88 mm • 18 à 94 mm • 22 à 105 mm

• Sapin / épicéa • douglas • Sitka BS • Sitka BV


• 63 à 280 mm • 72 à 319 • 85 à 234 mm • 94 à 253 mm

• Sapin / épicéa • douglas • Sitka BS • Sitka BV

Plage de température machine +5 à 35°C

Plage de température des bois > -20°C (bois secs) > 0°C (bois verts)

Longueur Oui Épaisseur Oui Mesure de la dimension des produits Largeur Oui

Mesure de la vibration • Laser Masse Oui (locale)





Tel : +39 0472 273 611 Fax : +39 0472 273 711




Port : +33 676 304 029 Iffrig-



Sapin / épicéa (4 < MC < 24%) et bois vert > 20% par coef

Douglas EUR (4 < MC < 24%) et bois vert > 20% par coef

C40 C30 C18 C35 C24 C16 C35 C27 C18 C30 C24 C18 C35 C24 C16 C30 C24 C16 C40 C24 C35 C18 C35 C18 C30 C16 C30 C24 C27 C16 C30 C18 TR26 C16 C30 C16 C24 C18 C27 C16 C24 C16 TR26 C16 C24 C14 C24 C18 C18 Sitka Bois sec (4 < MC < 24%) Sitka Bois vert (> 20 %) C30 C24 C18 C30 C24 C18 C30 C24 C16 C30 C24 C16 C30 C24 C30 C24 C30 C18 C30 C18 TR26 C16 TR26 C16 C27 C16 C27 C16 C24 C14 C24 C14 C18 C18




Annexe 6 : Machine MTG

Brookhuis Micro-Electronics BV P.O. Box 11 NL-7500 AA ENSCHEDE The Netherlands Tel: +31 53 4803636 Fax: +31 53 4303646 [email protected] www.brookhuis.com

SAUSEUROPE Franck Sauvage 1 rue des Entrepreneurs ZA de la Forêt 45210 Fontenay sur Loing Tel: +33 23 8966619 Fax: +33 23 8966786 [email protected] www.sauseurope.fr

MTG (Mobile Timber Grader) MTG est une machine de classement portable utilisant les techniques de vibration pour mesurer le module élasticité de manière à prédire la contrainte à la rupture MTG peut être utilisé avec ou sans balance pour la prédiction.

MTG est décliné comme suit : • MTG 920 (pas de balance) • MTG 960 (avec balance)

Défilement des produits à classer Transversal Vitesse de classement Mesure manuelle Couplage possible avec autre machine • Balance

• Humidité Longueur maxi des produits 1 à 10 m Épaisseur des produits • 34 à 108 mm

• 22 à 110 mm • 18 à 94 mm

• douglas • Sitka BV • Sitka BS

Largeur des produits • 59 à 218 mm • 94 à 253 mm • 85 à 234


Plage de température 0 à 50°C Longueur + / - 1% mm Épaisseur + / - 1 mm Mesure de la dimension des produits Largeur + / - 1 mm

Mesure de la vibration • acoustique Mesure de la masse Oui + / - 50gr






MTG 960 avec balance Douglas EUR Bois sec (<10 < MC < 25%)

MTG 920 sans balance Douglas EUR Bois sec (10 < MC < 25%)

C40-C30-C18 C35-C24-C18 C35-C24-C18 C30-C24-C18 C30-C24-C18 MTG 960 avec balance Sitka Bois vert (> 25%)

MTG 960 avec balance Sitka Bois sec (10 < MC < 25%)

C30 C24 C30 C24 C30 C18 C30 C18 TR26 C16 TR26 C16 C24 C24 C18 C18

Homologations en cours • Sapin / Epicéa • Pin laricio *le système de mesure est aussi homologué pour d’autres essences provenant




Annexe 7 : Machine mtgBATCH



mtgBATCH (Machine grading) mtgBATCH est une machine de classement utilisant les techniques de vibration pour mesurer le module élasticité de manière à prédire la contrainte à la rupture

mtgBATCH est decliné comme suit :

• mtgBACTH 922 (pas de balance ; pas de contrôle de l’humidité) • mtgBACTH 926 (pas de balance ; contrôle de l’humidité) • mtgBACTH 962 (balance ; pas de contrôle de l’humidité) • mtgBACTH 966 (balance ; contrôle de l’humidité)

Défilement des produits à classer Transversal Vitesse de classement 30 produits /min Couplage possible avec autre machine du constructeur

• Balance • Humidité

Longueur maxi des produits 1 à 10 m Épaisseur des produits • 34 à 108 mm

• 22 à 110 mm • 18 à 94 mm


Largeur des produits • 59 à 218 mm • 94 à 253 mm • 85 à 234


Plage de température 0 à 50°C Longueur + / - 1% mm Épaisseur + / - 1 mm Mesure de la dimension des produits Largeur + / - 1 mm

Mesure de la vibration • acoustique Mesure de la masse Oui + / - 50gr






mtgBATCH 922 Douglas EUR Bois sec (10 <MC < 25%)

mtgBATCH 926 Douglas EUR Bois sec (6 < MC < 29%)

C35-C24-C18 C35-C24-C18 C30-C24-C18 C30-C24-C18 mtgBATCH 962 Douglas EUR Bois sec (10 < MC < 25%)

mtgBATCH 966 Douglas EUR Bois sec (6 < MC < 29%)

C40-C30-C18 C40-C30-C18 C35-C24-C18 C35-C24-C18 C30-C24-C18 C30-C24-C18 mtgBATCH 962 & 966 Sitka Bois vert (>25%)

mtgBATCH 962 Sitka Bois sec (10 à 25%)

C30 C24 C30 C24 C30 C18 C30 C18 TR26 C16 TR26 C16 C24 C24 C18 C18 mtgBATCH 966 Sitka

Bois sec (6 à 29%) C30 C24 C30 C18 TR26 C16 C24 C18

Homologations en cours • Sapin / Epicéa • Pin laricio *le système de mesure est aussi homologué pour d’autres essences provenant


Synthèse sur les machines de classement Pour l’industrie ...

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