Évolution des propriétés dynamiques

Nous présentons, dans cette partie, l’impact d’une variation d’humidité moyenne sur les vitesses de propagation d’ondes ultrasonores, et ce, selon les périodes d’exposition présentées précédemment.

III.7.2.1. Protocole initial de Mars à Mai

Comme mentionné dans la partie III.3.2, et la partie III.7.1.1, nous avons conclu que l’état d’humidité de la poutre CND DP1-1 n’a pas manifesté une variation significative. Les graphiques de Figure III-57 montrent respectivement les évolutions du SNR et de la vitesse propagation d’onde P en fonction de la direction de propagation pour l’état initial (teneur en eau égale à 13,3%) et l’état du 20 Mai (teneur en eau égale à 14%). La petite variation de teneur en eau entraîne une petite décroissance de SNR. En revanche, la valeur du SNR est toujours supérieure à 35dB, ce qui montre une bonne qualité du signal. Cela entraîne une diminution de la vitesse de propagation. Bien que cette variation soit dans la plage d’incertitude de mesure, nous montrerons ultérieurement que cette baisse de vitesse s’accorde avec une diminution des propriétés d’élasticité corrélée avec les données de la littérature.

Figure III-57 : Évolution du SNR et de la vitesse en fonction de θ de l’état initial au 20 Mai

III.7.2.2. Protocole modifié de Juin à Aout

Les Tableau III-31, Tableau III-32 et Tableau III-33 renseignent de l’évolution des vitesses moyennes de propagation des ondes ultrasonores, respectivement dans la direction longitudinale, sur la hauteur, et sur l’épaisseur. Nous constatons que la vitesse moyenne d’onde de compression diminue avec une augmentation d’humidité moyenne dans les trois directions. Nous verrons, par la suite, que cette décroissance de vitesse est corrélée à une diminution des modules d’élasticité avec l’humidité moyenne. De Oliveira et al.(de Oliveira et al., 2005; Unterwieser and Schickhofer, 2011) ont constaté que la vitesse longitudinale est plus sensible à l’humidité que les vitesses transversale et radiale. Unterwieser and Schickhofer (Unterwieser and Schickhofer, 2011) ont également proposé une relation linéaire entre la vitesse de propagation d’onde P et la plage de teneur en eau de 10% à 16% pour le bois épicéa à l’échelle centimétrique. Cependant, nous ne nous risquerons pas, à ce stade de

l’étude, d’effectuer cette corrélation linéaire car l’état hydrique des poutres est hétérogène. Nous reviendrons sur ces observations ultérieurement après en avoir déduit des modules d’élasticité dynamiques.

Tableau III-31 : Vitesse longitudinale moyenne V_{exp_ 0}(_{m s/} ) vs teneur en eau moyenne

18 Février 20 Mai 26 Juin 09 Juillet

DC3-3 5863/13,6% 5909/12,3% 5857/16,0% 5827/16,9%

DP1-3 5923/13,0% 5978/11,9% 5830/15,3% 5817/17,6%

DG2-3 5827/11,6% 5832/11,4% 5802/14,5% -

EP3-3 5902/14,6% 5987/12,6% 5904/16,6% 5848/18,6%

Tableau III-32 : Vitesse longitudinale moyenne V_{exp_ _ 90h} (m s/ ) ^{vs teneur en eau moyenne}

18 Février 20 Mai 26 Juin 09 Juillet

DC3-3 2043/13,6% 2148/12,3% 2099/16,0% 2078/16,9%

DP1-3 2013/13,0% 2009/11,9% 1976/15,3% 1931/17,6%

DG2-3 2109/11,6% 2101/11,4% 2090/14,5% -

EP3-3 2232/14,6% 1970/12,6% 1908/16,6% 1880/18,6%

Tableau III-33 : Vitesse longitudinal moyenne V_{exp_ _ 90b} (_{m s/} ) vs teneur en eau moyenne

18 Février 20 Mai 26 Juin 09 Juillet

DC3-3 1897/13,6% 1889/12,3% 1872/16,0% 1872/16,9%

DP1-3 1991/13,0% 2008/11,9% 1926/15,3% 1894/17,6%

DG2-3 1922/11,6% 1906/11,4% 1858/14,5% -

EP3-3 1821/14,6% 1868/12,6% 1835/16,6% 1849/18,6%

En revanche, nous pouvons à ce stade évaluer l’effet du gradient hydrique sur la hauteur des éléments induits par une diffusion verticale descendante due à un arrosage sur les faces supérieures exposées. Cet effet peut être plus ou moins amplifié selon la hauteur des éléments (effet d’échelle). Dans ce contexte, nous focaliserons notre réflexion sur les trois points de mesures V_{exp_ _b i} (i=





Figure III-58 : Mesures du gradient de vitesses transversales V_{exp_ _b i}

La Figure III-59 représente le gradient de vitesse transversale, à travers l’épaisseur de la poutre d’épicéa EP3-3 (hauteur de 280mm) aux quatre dates de mesure. Nous observons une évolution différenciée entre les mesures proches de l’extrados et celles proches de l’intrados. Durant la phase de confinement, nous observons une stabilisation à cœur et proche de l’intrados de la vitesse de propagation d’onde vers des valeurs respectives de 1600m/s et 2000m/s. Ces vitesses n’évolueront pas durant la fin du printemps et l’été, preuve que le processus d’arrosage n’a eu d’incidence que sur la partie supérieure de la poutre proche de

Figure III-59 : Gradients des vitesses de propagation d’onde V_{exp_ _b i} (Poutre EP3-3)

À la hauteur de 210mm, nous observons une diminution de la vitesse de propagation d’onde en lien avec une augmentation de l’humidité moyenne. Ceci confirme que l’augmentation mesurée de l’humidité moyenne correspond principalement à une forte augmentation de cette humidité sur le premier quart de la poutre proche de l’extrados. De plus, une diminution de la vitesse confirme une diminution du module dynamique, ce qui est cohérant avec une augmentation d’humidité.

Figure III-60 : Gradients des vitesses de propagation d’onde V_{exp_ _b i} (Poutre DP1-3)

Concernant la poutre de même hauteur de Douglas (DP1-3), les observations notées en Figure III-60, les conclusions sont quelques peu différentes dans le sens où les vitesses ne cessent de diminuer durant toute la période. Nous en déduisons que les cinétiques de diffusion ne se sont pas équilibrées après la période de confinement. Le Douglas étant un matériau moins diffusif que l’épicéa, les constantes de temps et les effets d’amortissements sont plus marqués. En revanche, au mois de juillet, les gradients pour l’épicéa et le douglas semblent s’accorder avec une vitesse à cœur de 1600m/s et une vitesse au ¾ de la hauteur proche de 2000m/s. Enfin, près de l’extrados, l’évolution des vitesses selon l’humidité moyenne semble plus marquée.

Enfin, concernant la poutre de douglas de 440mm de hauteur, les résultats sont présentés en Figure III-61.

Figure III-61 : Gradients des vitesses de propagation d’onde V_{exp_ _b i} (Poutre DG2-3)

Ces résultats nous permettent de faire deux observations. La première est que la mesure de vitesse permet d’estimer la baisse de module d’élasticité près de l’extrados liée à une baisse significative de la vitesse de propagation d’onde ultrasonore. La seconde concerne l’évolution du module à cœur avec une diminution plus marquée durant le mois de juin, cela confirmant un effet retard dû au processus de diffusion. Pourtant, les mesures montrent une tendance à une certaine homogénéisation de cette vitesse, ce qui n’était pas le cas à la date du 18 février.