Modeling of fire performance of timber structures assembled with densified wooden dowels
Comportement au feu des structures bois assemblées par des tourillons en bois densifié
Résumé
As part of a European project, a new assembly using densified dowels to hold wooden slats is currently being validated at the structural level. This type of assembly has the advantage of not using glues and of making it possible to manufacture large-sized structures consisting only of wood. The principle consists of positioning the wooden planks as desired, then drilling and inserting densified dowels: under the effect of moisture absorption, the densified dowels swell and block the assembly, making the structure rigid.The use of this type of assembly requires a multitude of sizing and behavior checks under various stresses, including thermomechanical variations. Thus, within the framework of this thesis work, the objective will be to characterize the behavior of wood lamellar assemblies by densified dowels subjected to significant thermo-hydric stresses, in particular during the fire. To do this, we propose an approach coupled with experiments and numerical modeling. The experiments will first allow the acquisition of the basic data to develop the model. Numerical modeling will then make it possible to better understand the mechanisms involved in the fire of these types of structures in order to improve their performance. This will also reduce the number of expensive trials. The model will be validated by temperature measurements at different depths in the section of the lamellae, but also within the densified dowels. These results will then be compared to experimental tests for validation on a few fire tests under mechanical stress.This model can then be used to estimate the behavior of more complex structures subjected to fire and to provide basic data for the sizing of complete buildings. The results can also serve as a basis for amending regulatory texts such as Eurocode 5.
Dans le cadre d’un projet européen, un nouvel assemblage par tourillons densifiés permettant de maintenir des lamelles en bois est en cours de validation au niveau structurel. Ce type d’assemblage possède l’avantage de ne pas utiliser de colles et de permettre de fabriquer des structures de grandes dimensions ne comportant que du bois. Le principe consiste à mettre en place les planches de bois comme souhaité, puis à percer et introduire des tourillons densifiés : sous l’effet de la reprise d’humidité, les tourillons densifiés gonflent et bloquent l’assemblage, rendant la structure rigide. L’utilisation de ce type d’assemblages nécessite une multitude de vérifications de dimensionnement et de comportement à des sollicitations diverses dont les variations thermomécaniques. Ainsi, dans le cadre de ce travail de thèse, l’objectif sera de caractériser le comportement des assemblages lamelles de bois par tourillons densifiées soumises à des contraintes thermo-hydriques importantes, notamment lors d’incendie. Pour ce faire, nous proposons une approche couplée par expérimentations et par modélisation numérique. Les expérimentations permettront dans un premier temps d’acquérir les données de base pour développer le modèle. La modélisation numérique permettra ensuite de mieux comprendre les mécanismes mis en jeu lors de l’incendie de ces types de structures pour en améliorer les performances. Cela permettra en outre de réduire le nombre d’essais couteux. Le modèle sera validé par des mesures de températures à différentes profondeurs dans la section des lamelles, mais aussi au sein des tourillons densifiés. Ces résultats seront alors confrontés à des essais expérimentaux pour validation sur quelques essais au feu en sollicitations mécaniques. Ce modèle pourra alors être utilisé pour estimer le comportement de structures plus complexes soumises à un incendie et fournir des données de base pour le dimensionnement de bâtiments complets. Les résultats pourront également servir de base pour amender les textes réglementaires tels que l’Eurocode 5.
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