Caractérisation du comportement des lames de plancher d'ingénierie

by Blanchet, Pierre

Le développement de produits du bois transformés ou à valeur ajoutée se présente comme une opportunité importante de tirer profit des ressources naturelles canadiennes et du savoir-faire de l’industrie de transformation des produits du bois. L’utilisation optimale de la ressource forestière en des produits transformés est une avenue s’inscrivant dans le concept de produits du bois à valeur ajoutée. Les lames de plancher d’ingénierie sont un exemple de cette situation. Le produit se compose d’une planchette de surface de grande qualité, d’un substrat et occasionnellement d’une couche de contrebalancement. Pour un composant de bois de 4/4 d’épaisseur destiné à la fabrication de lames de plancher traditionnelles en bois massif, 4 ou 5 planchettes de surface destinées à la fabrication d’autant de lames de plancher d’ingénierie seront produites. De plus, l’usage des bois de faible qualité comme substrat est possible et c’est l’approche qui a été favorisée dans ce travail.

Le produit se démarque sur les marchés européen et américain. En 2002 aux États-Unis, ce sont 58 % des revêtements de sol en bois qui étaient des lames de plancher d’ingénierie. En Europe, en 2001, 73 % des revêtements de plancher en bois étaient des planchers d’ingénierie. Ces situations sont issues d’un contexte de croissance du produit depuis les 10 dernières années.

Ce projet avait pour objectif général d’augmenter et de préciser la connaissance sur le comportement et les performances des planchers d’ingénierie fabriqués à base de matériaux canadiens et mis en service dans les conditions atmosphériques nord-américaines afin d’améliorer le design de ces planchers.

Plus spécifiquement, ce projet avait pour objectifs : de développer des prototypes à base de matériaux canadiens et documenter leur comportement, d’établir les critères de performance des lames de planchers d’ingénierie, d’établir un modèle mécanique du comportement des parquets d’ingénierie et de définir les paramètres de design responsables de la bonne performance des parquets d’ingénierie à l’aide de différentes modélisations et de validations expérimentales.

Dans un premier temps, des prototypes ont été réalisés et testés en chambres climatisées. À cette étape du projet, l’acquisition de connaissances sur le sujet était prioritaire. Incidemment, un critère de performance fut établi de même qu’une méthodologie pour faire la comparaison de la performance de différentes constructions de lames de plancher d’ingénierie. Le matériau utilisé comme substrat a eu un impact important sur la performance observée. L’utilisation d’une couche de contrebalancement a aussi eu un impact notable.

Dans un second temps, l’approche de modélisation par la méthode des éléments finis fut utilisée pour obtenir des prédictions du comportement des lames de plancher d’ingénierie précédemment évaluées en laboratoire. Ainsi, certains paramètres moins bien documentés ont été modulés afin d’observer leur impact sur le modèle. Ensuite, les résultats expérimentaux de la construction faite de 4 mm d’épaisseur de couche de surface en érable à sucre, de 8 mm d’épaisseur de substrat en bouleau blanc et de 2 mm d’épaisseur de couche de contrebalancement en bouleau jaune ont été reproduits avec succès.

Enfin, le modèle fut utilisé pour une étude de la géométrie et des espèces utilisées dans le substrat. Il est apparu que la nature du substrat est importante. Plus les propriétés mécaniques du matériau augmentent, moins importante est la déformation de tirant à cœur, le principal critère de performance. L’épaisseur du substrat est apparue également comme un levier important afin de contrôler la déformation dans les lames de plancher d’ingénierie.