Groupement d'études et de recherches pour le développement de l'agronomie tropicale

“ L’évolution chimique et surtout l’altération biologique, particulièrement d’origine fongique, peuvent avoir des effets inattendus, parfois bénéfiques, telle la disparition de là zone centrale comprimée par une pourriture du coeur de la bille, disparition qui laisse dans la zone restante un champ de contraintes beaucoup plus inoffensif que celui qui régnait dans la bille saine, telle aussi l’altération cryptogamique de l’aubier, c’est-à-dire de la zone la plus tendue. ”

“ Si la connaissance de la distribution initiale des tensions de croissance est nécessaire, elle est loin d’être un aboutissement, car pour suivre ces phénomènes, les expliquer et finalement les battre en brèche, il est nécessaire, à tout instant, de pouvoir passer du champ des contraintes à celui des déformations et vice versa. ”

“ Dès la première atteinte à l’équilibre mécanique du système que constitue l’arbre entier, provoquée par l’entaille d’abattage, la cascade des détentes plus ou moins élastiques commence, avec tous les effets néfastes que l’on sait maintenant, tout au long de l’exécution des divers traits de tronçonnage et de sciage. ”

“ L’écoulement du temps peut provoquer directement et à lui seul la relaxation partielle de certaines contraintes : sans déformation nouvelle, les contraintes résiduelles s’évanouissent, ou tout au moins diminuent.
C’est un phénomène classique, inverse de celui du fluage dans lequel à contrainte constante une déformation se poursuit. Cette intervention directe du temps explique que certaines mesures expérimentales fournissent comme résultat des niveaux de contraintes inférieurs à ceux qui pouvaient être prévus par des considérations théoriques ”

“ Le remaniement local du champ a donc été un bouleversement complet annulant brutalement des contraintes de plusieurs milliers de newtons par cm 2 pour présenter, une fois la découpe terminée, uniquement des composantes radiales et tangentielles dans la section droite. On imagine dès lors plus facilement que ce remaniement puisse aboutir à des ruptures locales (fentes en bout) de haute gravité, d’autant plus que le bois est alors sollicité en traction perpendiculaire au fil, effort contre lequel
son adhérence est souvent médiocre. ”

“ Les fibres transmettant à la zone de la jauge ces contraintes longitudinales sont tranchées, et la déformation enregistrée sur la jauge est porportionnelle à la contrainte cherchée, en supposant que l’état final corresponde bien à une détente complète. Cette supposition est plus ou moins justifiée selon la manière dont on procède, comme il a été dit plus haut : la technique d’isolement de la jauge par deux trous de tarière nous a semblé d’un usage assez simple, et d’une bonne efficacité pour atteindre la grandeur visée. ”

“ La détermination des contraintes en tout point de l’intérieur et de la surface du solide que constitue l’arbre, la bille, ou la pièce de bois, se déroule
toujours selon le même principe : on ne mesure pas les contraintes elles-mêmes, mais on mesure les déformations qui surviennent dans des échantillons de bois de diverses formes, lorsque l’on extrait ces échantillons de la masse du solide. ”

“ Nous pouvons maintenant aller plus loin dans la compréhension des déformations signalées mais non expliquées jusqu’ici. Quand on procède au découvert d’une bille, on observe facilement au cours de la progression du premier trait de scie au voisinage de l’écorce, les effets directs de la précontrainte de traction longitudinale et de son gradient, fortement négatif de l’écorce vers le coeur. ”

“ Pour citer quelques-unes des manifestations les plus spectaculaires des contraintes de croissance, nous suivrons chronologiquement les transformations successives du bois, depuis sa position initiale, dans l’arbre vivant, jusqu’aux produits usinés.
On oublie parfois que tout au long de la croissance, et pour passer de l’état de jeune plant à celui de gros arbre, la tige subit des déformations importantes, en particulier du fait des différents tropismes qui s’exercent sur le végétal ”

“ Au point où nous en sommes ici, nous voulons montrer que ces manifestations liées de façon organique au champ des tensions de croissance et à ses modifications successives, peuvent servir occasionnellement, quand on les mesure, non plus seulement à déceler les contraintes internes et les déformations potentielles, mais encore à les quantifier, à fournir des évaluations chiffrées de leur gravité. ”

“ Le champ initial des tensions de croissance pourrait également être choisi comme point de départ de recherches sur l’explication physiologique et la genèse des tensions sur leur aspect héréditaire, sur leur intervention dans les modifications de formes du tronc au cours de la vie de l’arbre. ”

“ Par ailleurs, les déformations enregistrées au cours du séchage s’exercent trop souvent avec des effets exacerbés, dans les mêmes directions que celles qui sont amorcées par la libération instantanée des tensions de croissance pour en être totalement indépendantes. ”

“ Il peut s’ensuivre des détériorations graves des outils ou des pièces qui les portent, disques de scies circulaires, corps de lames de scies à rubans, etc... ou d’autres accidents au cours du sciage : arrachement des griffes de fixation de la grume sur le chariot, déraillement ou déformation définitive du chariot par flexion de la grume à mesure que la scie lui enlève des planches sur dosse. ”

“ La mesure des tensions de croissance dans les arbres sur pied et dans les grumes sur parc est donc le premier travail à réaliser. Accumuler des mesures répétées de déformations de pièces pendant le débit sans avoir au préalable acquis la connaissance de la distribution initiale des contraintes dans le tronc constituerait une démarche aveugle et presque stérile quant aux résultats pratiques. ”

“ LIBÉRATION DES CONTRAINTES AUTOUR D’UNE JAUGE D'EXTENSOMÉTRIE
Nos expériences ont été faites toutes selon le même principe : une jauge d’extensométrie est collée sur le bois alors que celui-ci est, au point considéré, dans un certain état de contrainte, que l’on cherche à approcher. ”

“ C’est à ces conditions qu’une recherche suivie peut permettre d’atteindre les principaux objectifs visés, c’est-à-dire la connaissance des niveaux de contraintes et donc de déformations à attendre dans les principales espèces commerciales, les seuils de danger que présentent ces contraintes pour diverses opérations de débit ou d’usinage, les meilleures techniques palliatives et les limites réelles d’efficacité de ces techniques suivant l’intensité du phénomène rencontré. ”

“ La grande irrégularité des tensions d’un point à l’autre de la périphérie d’un arbre encore bien rectiligne (680 à 3.600 microdéformations le long de la même circonférence) , suggérant qu’un déséquilibre bien physiologique est en train de naître dans cet arbre et que la dissymétrie des contraintes internes qui va en résulter créera sous peu une courbure de la tige sans qu’aucune sollicitation mécanique extérieure ne soit nécessaire ; le poids du houppier ne fera plus tard qu’aggraver la courbure mais n’en aura pas été la cause. ”

“ Cette dernière source d’incertitude pourrait être tournée si l’on abandonnait la prétention de décrire le champ des contraintes pour se contenter de fournir celui des déformations potentielles. Une étude limitée aux déformations n’est pas sans intérêt, elle suffit, en particulier, pour prévoir les ordres de grandeur des déformations réelles à attendre au cours de l’usinage, et pour détecter, dans un inventaire prospectif, les essences dangereuses. ”

“ Lorsque l’on a accès à une scierie proche des lieux de prospection il est facile d’ajouter aux mesures sur pied des déformations potentielles périphériques celles de leur gradient, selon le principe simple détaillé plus loin (« prélèvement d’une dosse dans la zone périphérique tendue ») , et aussi une évaluation expédiée du module d’élasticité du bois frais, valable à moins de 15 % près, permettant de convertir les déformations potentielles en contraintes. ”

“ Les difficultés apparaissent surtout dans l’interprétation à cause des multiples sollicitations accidentelles en flexion : une grume ne repose jamais parfaitement sur le sol dont les plus légères inégalités créent des moments fléchissants importants qui, à la périphérie du roulant, perturbent profondément la distribution naturelle des contraintes de croissance. ”

“ Un ordre de grandeur très grossier de proportionnalité des déformations aux contraintes peut être retenu pour évaluer la gravité des phénomènes, en supposant pour la circonstance que l’on est en élasticité instantanée : pour un module d’élasticité longitudinal de 1.000.000 N/cm 2, 100 microdéformations correspondent à une contrainte de 100 N/cm 2. ”

“ Aucun laboratoire français ne s’étant jusqu’ici attelé activement à ce sujet de recherche, nous citerons les conclusions les plus classiques et les plus unanimes obtenues par les chercheurs étrangers, sans pouvoir aborder d’interprétations plus originales ni de thèses réellement d’actualité, faute de participer directement à cette actualité.
Du point de vue des espèces étudiées, les recherches ont montré depuis longtemps que l’intensité des tensions de croissance est beaucoup moins alarmante dans les espèces résineuses que dans les bois feuillus ”

“ L’étude des liaisons entre les déformations dues aux contraintes de croissance et celles dues aux contraintes qui naissent au cours du séchage est un maillon important dans la compréhension du bois, et un objectif, de choix pour une recherche éclairée. ”

“ Déformation d’une dosse (Fraké) aggravée par un début de séchage.
gements de dimensions fortement anisotropes, de ruptures (fentes) , d’effondrements locaux (collapse) dont le mécanisme ne doit rien aux tensions de croissance, mais dont les effets s’additionnent.
Toutes les déformations et ruptures qui viennent d’être évoquées montrent clairement que dans un tronc d’arbre vivant, même parfaitement droit et momentanément bien immobile, préexistent des contraintes, c’est-à-dire des efforts s’exerçant au sein même de la structure la plus intime du bois. ”

“ Ce système de forces, ce champ de contraintes, a une distribution dans l’arbre vivant : en chaque point, les contraintes sont définies par leur intensité et leur direction, à un instant donné.
L’aspect industriel pratique des problèmes des contraintes de croissance tient dans les modifications qu’apportent à ce champ de contraintes les diverses découpes que subit successivement l’arbre : découpe d’abattage, de tronçonnage, de sciage.
Eucalyptus robusta. Le débit sur quartier n’apporte aucune amélioration aux déformations dues aux contraintes de croissance. ”

“ Outre les manifestations immédiates, intenses et souvent brutales dont nous venons de citer quelques exemples, les tensions de croissance achèvent ultérieurement leur relaxation par des déformations plus lentes des bois débités pendant leur stockage. ”

“ Faire fonctionner une usine équipée uniquement de matériel très fatigué dans les conditions d’extrême pénurie de l’immédiat après-guerre ne laissait pas beaucoup de loisirs pour étudier les déformations potentielles des grumes et il fallait se résigner à considérer provisoirement celles-ci comme une fatalité devant laquelle l’industriel est tristement impuissant. ”

“ Les Eucalyptus avaient été choisis en raison de leur adaptation au climat local et de leur croissance rapide, la considération des contraintes étant pratiquement sans importance pour l’emploi comme combustible ; pour l’utilisation comme bois d’oeuvre, les contraintes de croissance se révélaient catastrophiques si l’on s’en tenait aux méthodes traditionnelles de conversion en scierie, une étude s’imposait donc et Paul GUÉNEAU se mit en devoir de l’entreprendre. ”

“ Le sciage en plots, par exemple, apporte une dissymétrie géométrique croissant à mesure que les plateaux sciés sont enlevés, et des niveaux de déformation très élevés.
Les premières pièces, orientées sur dosse, s’écartent du plan de sciage avant même d’être entièrement séparées et baillent en s’incurvant de plus en plus ; l’ouverture du trait atteint couramment plusieurs centimètres. ”

“ On constate la complexité des transformations apportées par chaque trait, qui, loin d’abaisser partout progressivement le niveau des contraintes, cause parfois l’inversion de sens de la déformation (trait I au point 8, trait II au point 3, trait III au point 4) , ou son augmentation (trait I aux points 2, 4, 5, 6 par exemple) .
FIG. 12. —Distributions successives des déformations au cours du délignage (traits I, II, III) d’un plateau de coeur (au milieu de sa longueur) .
Ouverture du trait de scie.
Mesures macroscopiques de déformations pendant le sciage. ”

“ Faire partager aux lecteurs de langue française notre propre prise de conscience de la gravité des problèmes technologiques posés par les contraintes de croissance, en les illustrant d’expériences déjà faites ailleurs. ”

“ Il n’est pas rare dans les sciences expérimentales de rencontrer ce problème de la modification inévitable d’un phénomène par l’instrument même de l’observation, mais ici, il est particulièrement préoccupant. ”

“ Planches de Fraké à la tombée du sciage second. Le sciage premier était en plots.
INFLUENCE DU PLAN DE DÉBIT SUR L’ÉVOLUTION DES CONTRAINTES
II est bien connu que le débit en plots d’essences à fortes tensions de croissance conduit à des pertes de bois considérables et l’occasion d’une expérience en scierie nous a permis de chiffrer dans un cas précis l’avantage de choisir un mode de débit plus judicieux. ”

“ On peut noter à ce stade, et en anticipant un peu sur les paragraphes suivants, qu’une découpe transversale paraît, selon la majorité des auteurs, affecter la distribution des contraintes, et en particulier libérer les contraintes longitudinales, dans un voisinage assez proche seulement : la zone d’influence au-delà de laquelle l’effet d’un trait devient négligeable ne s’étend que sur quelques décimètres dans le sens de l’axe de l’arbre. ”

“ Les Tecks, encore de trop faible diamètre pour être jugés en tant que bois d’oeuvre, laissent présager cependant des difficultés de sciage assez graves pour certains pieds, difficultés qui justifieraient d’envisager le désaubiérage des grumes de valeur pour l’époque où elles auront atteint des dimension intéressantes, et pour l’avenir d’entamer une étude génétique de l’héritabilité des contraintes élevées.
— A titre de curiosité, et toujours sur les Tecks, quelques mesures ont été relevées dans de
jeunes rejets de souche de faible diamètre. ”

“ Les effets décrits ici, de la libération par le tronçonnage de certaines tensions de croissance, ne doivent pas être confondus avec un autre phénomène similaire : au cours du tronçonnage, des fentes, des éclatements graves, ainsi que le coin-FIG.
coin-FIG. — Déformation d’une pièce sur dosse et de la bille.
çage de la tronçonneuse, peuvent apparaître pour la simple cause d’un mauvais calage de la grume. Des effets de flexion, créant des contraintes notables, peuvent être dus par exemple à une position en porte-à-faux de la grume reposant sur un sol trop inégal. ”

“ C’est seulement au prix de travaux de ce genre que pourront être édictées, après vérifications et démonstrations en vraie grandeur, des véritables conseils utilisables par les industriels, qui sont actuellement sans armes, n’ayant entendu que le diagnostic de leurs maux, sans avoir reçu de prescription pour les guérir. ”

“ Il ne suffit pas non plus seulement de convaincre nos instances supérieures que les recherches doivent continuer, attitude générale dont aucun chercheur ne s’écarte jamais et qui conclut beaucoup de rapports d’études pour en annoncer d’autres... ”

“ Compte tenu de diverses expériences, un compromis très acceptable entre facilité d’exécution sur le terrain, fidélité des résultats et libération réelle d’une proportion élevée des contraintes totales nous a paru résider dans le forage à la tarière de deux trous (diamètre 30 mm, profondeur 30 à 40 mm) , au-dessus et au-dessous de la jauge, le bord des trous passant à 5 mm environ de la jauge. Une tarière bien affûtée permet ainsi de trancher les fibres en causant le moins d’arrachements possible. ”