Module d'élasticité selon essence de bois
Abaque des modules d'élasticité longitudinaux (MPa) de plus de 180 essences de bois — bois tempérés, d'Afrique, d'Amérique du Sud, d'Asie et d'Océanie — mesurés sur bois sans défaut à 12 % d'humidité, pour comparer les essences et pré-dimensionner en menuiserie et construction.
Abaque des modules d'élasticité longitudinaux (MPa) de plus de 180 essences de bois — bois tempérés, d'Afrique, d'Amérique du Sud, d'Asie et d'Océanie — mesurés sur bois sans défaut à 12 % d'humidité, pour comparer les essences et pré-dimensionner en menuiserie et construction.
Qu'est-ce que le module d'élasticité du bois ?
Le module d'élasticité, aussi appelé module de Young et noté E, est une propriété mécanique qui caractérise la raideur d'un matériau. Il est défini comme le rapport entre la contrainte appliquée (σ, en MPa) et la déformation élastique résultante (ε, sans unité) : plus E est élevé, moins le matériau se déforme sous une charge donnée. Pour le bois, il s'exprime couramment en MPa (N/mm²) et gouverne directement le calcul de la flèche des poutres, solives, pannes et chevrons.
Le bois est un matériau anisotrope : sa rigidité dépend de la direction de sollicitation par rapport au fil. Le module longitudinal (parallèle au fil), donné dans l'abaque ci-dessus, est de loin le plus élevé : les modules radial et tangentiel (perpendiculaires au fil) sont typiquement 10 à 20 fois plus faibles. C'est pourquoi les pièces de structure travaillent toujours dans le sens du fil.
Les valeurs du tableau sont des moyennes mesurées sur éprouvettes de bois sans défaut, stabilisées à 12 % d'humidité, la condition de référence des essais. Le module d'élasticité réel d'une pièce varie selon le taux d'humidité, la densité, la présence de nœuds et la pente de fil. L'écart-type indiqué traduit cette dispersion naturelle.
Comment utiliser le module d'élasticité : calcul de la flèche
L'usage le plus courant du module d'élasticité est la vérification de la flèche, aux états limites de service (ELS). Pour une poutre sur deux appuis soumise à une charge uniformément répartie q, la flèche à mi-portée vaut :
avec f la flèche (mm), q la charge linéique (N/mm), L la portée (mm), E le module d'élasticité (MPa) et I le moment d'inertie de la section (mm⁴). Pour une section rectangulaire de largeur b et de hauteur h :
Le produit E × I est la rigidité de flexion de la pièce. La hauteur h intervenant au cube, augmenter la hauteur de la section est bien plus efficace qu'augmenter sa largeur ou changer d'essence pour réduire la flèche. La flèche calculée se compare ensuite aux critères usuels de flèche admissible (de l'ordre de L/300 à L/500 selon l'élément et le type de flèche considéré, conformément à la NF EN 1995-1-1 et son annexe nationale).
Valeurs moyennes par essence ou classes de résistance EN 338 ?
Les modules de l'abaque caractérisent le bois sans défaut de chaque essence : ils servent à comparer les essences entre elles, à pré-dimensionner ou à concevoir en menuiserie et agencement. Pour le bois de structure, le calcul réglementaire selon l'Eurocode 5 (NF EN 1995-1-1) utilise les classes de résistance de la norme NF EN 338 : classes C pour les résineux, classes D pour les feuillus. Chaque classe garantit un module d'élasticité moyen E0,mean qui intègre l'effet des singularités du bois scié (nœuds, pente de fil), attribué par classement visuel (NF B 52-001) ou par machine.
| Classe (NF EN 338) | E0,mean (MPa) | Usage courant |
|---|---|---|
| C18 | 9 000 | Résineux courant (ossature, lambourdes) |
| C24 | 11 000 | Classe de référence en charpente (solives, pannes, chevrons) |
| C30 | 12 000 | Résineux de qualité supérieure (douglas, mélèze classés) |
| GL24h | 11 500 | Lamellé-collé homogène (NF EN 14080) |
On remarque que E0,mean d'un C24 (11 000 MPa) est inférieur au module moyen du bois sans défaut des essences correspondantes (épicéa ≈ 11 900 MPa, sapin ≈ 14 300 MPa) : la classe tient compte de la qualité réelle des sciages. Pour un dimensionnement, retenez toujours la classe du bois effectivement approvisionné.
Les facteurs qui font varier le module d'élasticité
- L'humidité : au-delà de 12 % de référence, le module d'élasticité diminue sensiblement. En classes de service 2 et 3 (Eurocode 5), la déformation différée est majorée via le coefficient kdef.
- La densité : à essence comparable, un bois plus dense est généralement plus rigide, raison pour laquelle les feuillus tropicaux lourds (azobé, ipé, cumaru) dominent le haut du classement.
- Les singularités : nœuds, pente de fil et fentes réduisent la rigidité effective d'un sciage par rapport au bois sans défaut ; c'est l'objet du classement structurel.
- La durée d'application des charges : sous charge permanente, le bois flue : la flèche finale peut être bien supérieure à la flèche instantanée calculée avec E seul.
Applications pratiques
- Dimensionnement de poutres et solivages : calcul de la flèche instantanée et finale sous charge (ELS).
- Choix de l'essence : sélection du bois adapté aux exigences de rigidité du projet (platelage, escalier, plan de travail, structure).
- Vérification réglementaire : respect des critères de flèche admissible de la NF EN 1995-1-1 et des DTU (31.1 charpente, 51.3 planchers bois).
- Conception de mobilier et d'agencement : maîtrise de la déformation des tablettes, plateaux et assemblages sous charge d'usage.