ETUDE D'UNE POUTRELLE (NERVURE) EN ARMATURE DE RÖNIER ET DE ROTIN DANS LA ZONE TENDUE DU BETON.

REPUBLIQUE DU BENIN ---

MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE

---

UNIVERSITÉ D’ABOMEY-CALAVI ---

ECOLE POLYTECHNIQUE D’ABOMEY-CALAVI Département de Génie Civil

OPTION : Bâtiments et Travaux Publics

THEME

Présenté par :

Sous la direction de

Pr. Edmond Codjo ADJOVI Professeur titulaire des Universités, Directeur de l’ESTBR d’Abomey Pr. Emmanuel OLODO, Maître de Conférences des Universités.

Dr Valery DOKO Enseignant-chercheur

Sokou PORIMATE

Année académique : 2014- 2015 8^ème promotion

ma reconnaissance à tous ceux qui m’ont été d’un quelque soutien. En effet,

« merci est bien un modeste petit mot qui ne sort de la bouche que sous l’effet d’un acte qui inspire la gratitude » disait Hamadou HAMPATE BA dans L’Etrange destin de Wangrin. Merci donc à :

- Pr. Edmond ADJOVI, Professeur titulaire des Universités, Directeur de l’ESTBR d’Abomey, mon maître de mémoire pour avoir accepté malgré toutes ses occupations à nous accompagner dans la réalisation de ces recherches ;

- Pr. Aïssè Gérard GBAGUIDI, Maître de Conférences des Universités, spécialiste en matériaux de construction, Directeur de VERECHAGUINE A. K. qui nous inspiré sur la recherche de l’apport du rônier dans les constructions ;

- Docteur Valéry KOUANDETE DOKO, Enseignant-chercheur à l’EPAC qui n’a ménagé aucun effort pour nous suivre méthodiquement et avec entière disponibilité et pour tous ses conseils;

- Pr. Mohamed GIBIGAYE, Maître de Conférences des Universités, spécialiste en béton armé ;

- Pr. François de Paule CODO, Maître de Conférences des Universités ; - Pr. Adolphe TCHEHOUALI, Maître de Conférences des Universités,

spécialiste en matériaux de construction ;

- Pr. Emmanuel OLODO, Maître de Conférences des Universités.

- Dr. Ezéchiel ALLOBA, Maître Assistant des Universités, spécialiste en routes ;

- Dr. Mathias SAVY, Maître Assistant des Universités, spécialiste en calcul des ouvrages d’art ;

en Géodésie ;

- Dr. Codjo Luc ZINSOU, Maître Assistant des Universités, spécialiste en mécanique des sols ;

- Dr. Taofic BACHAROU, Maître Assistant des Universités, spécialiste en hydraulique ;

- Dr. Architecte Noël DIOGO, Enseignant à l’EPAC ;

- Dr. Agathe HOUINOU, spécialiste en mécanique des sols ;

- A toute la famille PORIMATE, je réitère mes sincères gratitudes pour la convivialité et pour tout son soutien ;

- Directeur de l’entreprise EXPLORA, M. Romain AKOUETE, Ingénieur de conception en génie civil ;

- M. Dabo MAMADOU, Directeur Général de l’entreprise industrielle EI ; - M. Julien DAKOU qui, durant la période de mes études est resté mon tuteur

DEDICACE ... I REMMERCIEMENT ... II SOMMAIRE ... IV LISTE DES TABLEAUX ... VII LISTE DES FIGURES ... IX LISTE DES PHOTOS ... XI LISTE DES ABREVIATION ET DES CYGLES ... XII RESUME : ... XVI Abstract ... XVIII

INTRODUCTION ... 1

1.CONTEXTE ET JUSTIFICATION : ... 2

2. PROBLEMATIQUE : ... 4

3. OBJECTIFE DE LA RECHERCHE ... 5

3.1. OBJECTIF GENERAL : ... 5

3.2. Objectifs spécifiques ... 5

4. Résultats attendus : ... 6

5. Hypothèses et limites de l’étude... 7

5.1. Hypothèse : ... 7

5.2. Limites de l’étude : ... 7

1^ère Partie : Revue de littérature ... 8

Chapitre 1. : Le rônier ... 9

1.1 Généralité : ... 9

1.3 : Ecologie du Borassus... 20

1.3.1 : Caractéristiques écologiques ... 21

1.4 : Le rônier comme armature dans le béton ... 23

Chapitre 2. : Le rotin ... 31

2.1 : Généralité :... 31

2.2 : Les rotins africains : ... 33

2.3 : Caractéristiques morphologiques les distinguant des rotins asiatiques 34 2.4 : Utilisation du rotin comme armature dans le béton : ... 34

2^ème Partie : Matériels et méthode ... 36

Chapitre 3. Protocoles des essais physiques et mécaniques ... 37

3.1 Matériaux : ... 37

3.2 Matériels utilisés : ... 37

3.3 Méthodologies : ... 38

3.3.1 : Essais physiques sur le rônier ... 38

3.3.2 : Essai mécaniques sur le rônier ... 46

3.3.3 : Essai physiques sur le rotin ... 51

3.3.4 Essais mécaniques sur le rotin ... 58

3^ème Partie : Résultats et discussions ... 62

Chapitre 4. : Résultats et interprétation des essais physiques et mécaniques sur le rônier et le rotin ... 63

4.1 : Résultats et interprétation des essais physiques et mécanique sur le rônier ... 63

4.1.1 Résultats des essais physiques ... 63

4.2.1 Résultats des essais physiques ... 78

4.2.2 Résultats des essais mécaniques sur le rotin : ... 87

APPLICATION ... 90

Chapitre 5. : Dimensionnement d’une nervure armée de rônier et de rotin : ... 91

5.1 Présentation du projet ... 91

5.1.1 Détermination de la densité du béton armé de rônier et de rotin ... 91

5.1.2 Evaluation des charges permanentes : ... 93

5.1.3 Charges d’exploitations : ... 94

5.1.4 Détermination des Sollicitations ... 94

5.1.5 Evaluation des charges linéaire à l’ELU et à l’ELS ... 95

5.1.6 Evaluation des moments maximaux en travée à l’ELU et à l’ELS .. 95

5.1.7 Evaluation des efforts tranchants à l’ELU et à l’ELS ... 95

5.1.8 Condition du non fragilité ... 95

5.1.9 Sollicitation d’effort tranchant ... 96

5.1.10 Contrainte tangentielle conventionnelle ... 96

5.1.11 Calcul des armatures longitudinales :... 98

5.1.12 Calcul des armatures transversales ... 106

5.1.13 : Formulation de béton ... 109

CONCLUSION ... 116

Bibliographie ... 118

ANNEXE ... 121

TABLEAU II : Disponibilité du bois dans la zone d’étude ( AGOSSOU, 2008) ... 16 TABLEAU III : Proportion de bois de borassus pour la confection des toitures au Bénin ... 20 TABLEAU IV : Résultat des études de AHONOU et al sous la direction de Dr Edmond ADJOVI, Septime GBAGUIDI ... 24 TABLEAU V : : Résultat des études de KANTCHEDE et al sous la direction de Dr Ing. GBAGUIDI Gérard Aïsse, Dr Sylvain ZOHOUN ... 25 TABLEAU VI : Quelques caractéristiques physiques et mécaniques du borassus aethiopum (Source : GBAGUIDI V. S. et al.) ... 26 TABLEAU VII : Quelques caractéristiques mécaniques du borassus

(GUITARD, 1987 ) ... 28 TABLEAU VIII : Les espèces de rotins commercialement importantes par

région : ... 32 TABLEAU IX : Evolution des côtes longitudinales après 07 jours d’immersion ... 64 TABLEAU X : EVOLUTION DES COTES LONGITUDINALES APRES 14 ; 21 ET 28 JOURS ... 64 TABLEAU XI : Evolution des cotes radiale après 07 jours d’immersion ... 65 TABLEAU XII : Evolution des côtes radiales après 14, 21 et 28 jours

d’immersion ... 66 TABLEAU XIII: Evolution des cotes tangentielles après 07 jours d’immersion ... 67 TABLEAU XIV: Evolution des côtes tangentielles après 14, 21 et 28 jours d’immersion ... 68 TABLEAU XV: Coefficient de retrait longitudinal... 70

Tableau XIX : Tableau présentant les limites d’élasticité, les modules de Young

longitudinal et les contraintes de ruptures des différentes éprouvettes ... 76

TABLEAU XX : Evolution des côtes longitudinales après 07 jours d’immersion ... 79

TABLEAU XXI: Evolution des côtes longitudinales après 14, 21 et 28 jours d’immersion ... 79

TABLEAU XXII: Evolution des côtes tangentielles après 07 jours d’immersion ... 80

TABLEAU XXIII: Evolution des côtes transversales après 14, 21 et 28 jours d’immersion ... 81

TABLEAU XXIV : Coefficient de retrait longitudinal ... 83

TABLEAU XXV: Coefficient de retrait transversal ... 84

TABLEAU XXVI: Détermination de degré d’infra densité ... 86

Tableau XXVII : valeur moyenne de la limite d’élasticité, LE module de Young et la contraintes de rupture ... 88

TABLEAU XXVIII : Analyse granulométrique sur le sable marin ... 122

TABLEAU XXIX : Analyse granulométrique sur le gravier roulé de mono ... 123

TABLEAU XXX : DENSITE apparente du sable marin ... 123

TABLEAU XXXI : DENSITE apparente du gravier ... 124

TABLEAU XXXII : Coefficient granulaire G en fonction de la qualité et de la taille maximale des granulats Dmax ... 125

TABLEAU XXXIII: Correction sur le dosage de pâte en fonction de Dmax .. 125

TABLEAU XXXIV : Evaluation de l’ouvrabilité en fonction de l’affaissement ... 125

TABLEAU XXXV : tableau donnant les valeurs du coefficient de compacité 126 TABLEAU XXXVI : détermination du Taux d’humidité ... 126

Tableau XXXVIII : détermination du taux de variation sur les éprouvettes de

rônier ... 128

TABLEAU XXXIX : cotes de retrait suivant les trois direction du rônier ... 129

Tableau XL : résultats des essais de traction sur le rônier ... 130

TABLEAU XLI : détermination du taux d’humidité du rotin ... 130

Tableau XLII : quantités et taux d’absorption du rotin en fonction du temps .. 131

TABLEAU XLIII : côtes de gonflement des éprouvettes de rotin suivant les deux direction du rotin ... 132

Tableau XLIV: cotes de retrait suivant les deux directions du rotin ... 133

TABLEAU XLV : résultats de l’essai de traction des lianes de rotin de provenance nigériane ... 134

LISTE DES FIGURES Figure 1.1: Les multiples usages du rônier ... 12

Figure 1.2 Morphologie du Borassus Aethiopum (Coupes longitudinales transversales). ... 15

Figure 1.3 : Exploitation du borassus Aethiopum selon qu’il soit mâle ou femelle ... 16

Figure 1.4: Loi typique de comportement du bois ... 30

Figure 3.1 : Essai d’arrachement d’une barre scellée dans un massif en béton .. 46

Figure 4.1: Evolution des côtes longitudinales du rônier en fonction du temps . 63 Figure 4.2 : Evolution des cotes radiales du rônier en fonction du temps ... 65

Figure 4.3: Evolution des cotes tangentielles du rônier en fonction du temps ... 67

Figure 4.4: Evolution des côtes longitudinales en fonction du temps (mm) ... 69

Figure 4.5 : Evolution des cotes tangentielles en fonction du temps (heures) .... 70

Figure 4.9 : courbe de tendance ... 75

Figure 4.10 évolution des cotes longitudinales du rotin en fonction du temps .. 78

Figure 4.11: Evolution des cotes transversales des éprouvettes jusqu’a 28 jours d’immersion ... 80

Figure 4.12 Evolution des côtes longitudinale en fonction du temps (heures) ... 82

Figure 4.13: Evolution des côtes tangentielles en fonction du temps (heures) ... 83

Figure 4.14: Courbe cinétique d’absorption du rotin ... 85

Figure 4.15 : Evolution des contraintes de traction en fonction des déformations ... 87

Figure 4.16 : Courbe de tendance pour l’essai de traction du rotin ... 88

Figure 5.1 : plancher corps creux ... 91

Figure 5-2 : coupe transversale du plancher ... 93

Figure 5.3: Diagramme des contraintes-déformation ... 100

Figure 5.4 : Décomposition de la section en T (illustration par CHADA F.D, 2011) ... 103

Si ce n’est pas le cas il faut prévoir des armatures comprimées, ce qui revient à dimensionner la section (1) comme une section rectangulaire (b0 *h) avec armatures comprimées. L’organigramme de la figure 5-5 permet de conduire le calcul des poutres en T. ... 103

Figure 5.6 : ORGANIGRAMME de dimensionnement d’une poutre en t ... 104

Figure 5.7 : répartition des armatures transversales selon Caquot ... 108

Figure 5.8 : Courbe granulométrique ... 110

Figure 0.1 Abaque permettant la détermination du dosage en ciment ... 124

photo 1.2: Coupe transversale d’un tronc de rônier ... 14

Photo 1.3 Dessous d’un plancher en bois montrant la disposition des poutres en bois de Borassus ... 17

photo 1.4: Charpente en bois de Borassus ... 18

photo 1.5: Linteau en bois de Borassus ... 18

photo 1.6 Utilisation du Borassus comme poteau incorporent dans le mur ... 19

photo 1.7 : DISPARITION des gaines lors de l’apparition du premier renflement (AHOUNDJINOU, 2009) ... 22

photo 1.8 : Fruits regroupés en épis photo 1.9: Fruit mature du borassus ... 23

photo 2.1: Exemple de forêt de rotin (John Dransfield) ... 31

photo 2.2 : FEUILLE de Laccosperma acutiflorum montrant laforme particulière de son cirre munid'acanthophylles - T. SU ... 34

Photo 3.1 : Presse hydraulique Photo 3.2 : Pied à coulisse numérique . 38 Photo 3.3 : burette graduée ... 38

Photo 3.4: Eprouvettes pour l’essai d’infradensité ... 40

Photo 3.5: Eprouvette pour l’absorption ... 42

Photo 3.6: Eprouvette pour l’essai de gonflement ... 43

Photo 3.7 : Eprouvettes pour l’essai au retrait ... 45

Photo 3.8 : Eprouvettes parallélépipédiques et cylindriques ... 48

photo 3.9 : éprouvettes pour l’essai d’arrachement ... 49

Photo 3.10 : Eprouvettes pour l’essai de traction ... 49

Photo 3.11 : Eprouvettes pour l’essai d’Infra densité ... 52

Photo 3.12 : Eprouvettes pour l’essai d’absorption ... 54

Photo 3.13 : Eprouvettes pour l’essai de gonflement ... 56

Photo 3.14 : Eprouvettes pour l’essai au retrait ... 57

photo 3.15 : Eprouvettes types utilisées pour l’essai de traction ... 59

photo 5.2 : poutrelle coulé photo 5.3 : poutrelle en début de . 114 photo 5.4 : poutrelle chargée photo 5.5 : Ferrage de la table en rotin 114 photo 5.6 : plancher mixte ... 114

LISTE DES ABREVIATION ET DES CYGLES



MPa : Méga Pascal ; g : Gramme ;

𝛔 : Contrainte ;

kN : Kilo newton ; 𝒇_𝑒 : Limite d’élasticité;

𝒇_𝒄𝒋 : Résistance à la compression du béton à j jours ;

ELU : Etat limite ultime ;

𝜸_𝒃𝒃 : Coefficient de sécurité du bois Borassus ; 𝒇_𝒃𝒖 : Contrainte limite ultime du béton ;

𝒇_𝒃𝒃 : Contrainte limite ultime du bois Borassus ;

% : Pourcentage 𝜺 : Déformation

EPAC : Ecole Polytechnique d’Abomey Calavi UAC : Université d’Abomey Calavi

CLS : Cote longitudinale saturée

𝐑_𝐋: Coefficient de retrait longitudinal

𝐆_𝐋: Coefficient de gonflement longitudinal

N° : Numéro MPa : Méga pascal

MH : masse de l’éprouvette à l’humidité MO : Masse anhydre

EL : Module d’élasticité longitudinal m : Mètre

cm : Centimètre mm : Millimètre

mm³ : Millimètre cube

± : plus ou moins

= : Égale

𝐂𝐑_𝐇 ∶ Cote radiale à l’état humide 𝐂𝐑_𝐒 : Cote radiale à l’état de saturation

𝐂𝐋_𝐒 : Cote longitudinale à l’état de saturation

𝐂𝐓_𝐒 : Cote tangentielle à l’état de saturation

𝐆_𝐑 ∶ Coefficient de gonflement radial

𝐆_𝐓 ∶ Coefficient de gonflement tangentiel

𝐇 (%) : Taux d’humidité

CO2 : Dioxyde de carbone K : Rigidité

°C : Degré Celsius

𝐟_𝐭𝐣 : Résistance à la traction du béton à j jours

G : Charge permanente Q : Charge d’exploitation A : section d’armature M : moment

l : longueur

NFB : Norme française de bois 𝛄 : Poids Spécifique

NaOH : Hydroxyde de Sodium

CNERTP : Centre National d’Etude et de Recherche en Travaux Publics Mf : Module de finesse

SCB LAFARGE : Société des Ciments du Bénin - LAFARGE ms : Masse de l’échantillon dans l’eau

ma : Masse de l’échantillon dans l’air

e

V : Volume du même échantillon s

ABR : absorption rônier RR : retrait rônier

GR : gonflement rônier INT : infradensité rotin ABT : absorption rotin RT: retrait rotin

GT : gonflement rotin

végétale. Pour ce fait, plusieurs essais ont été effectués sur le rônier et sur le rotin.

Nous avons :

- des essais de gonflement et de retrait, nous pouvons dire que la variation des côtes longitudinales des deux matériaux est nulle. Quant aux côtes tangentielles et radiales, nous avons déterminé les coefficients de gonflement et de retrait pour le rotin et le rônier. Nous avons obtenues les résultats suivant

- Gonflement suivant la direction tangentielle: rônier : 4,70±2,31%; rotin : 7,48±0,47%

- Gonflement radial : seulement le rônier : 7,49±1,25%

- Retrait tangentiel : rônier : 4,58±0,36%; rotin : 10,03±1,83%

- Retrait radial : rônier : 4,899±0,13%

Quant aux autres essais, nous avons obtenu les résultats suivant :

- Infra densité : rônier : 0,81±0,07g/cm3 ; rotin : 0,26±0,054g/cm3 Absorption : rônier : 6147,23mm3 ; rotin : 747,76 mm3

S’agissant de l’évaluation de la cohésion entre le rônier et le béton d’un point de vue macroscopique, la mise en observation d’une éprouvette de rônier coulée dans du béton jusqu’à murissement de celui-ci ne montre aucun signe de relâchement apparent entre les deux matériaux. Par ailleurs, les courbes cinétiques d’absorption tracée sur des éprouvettes cubiques indiquent que le matériau n’a absorbé qu’une très faible quantité d’eau après plus de 28jours d’immersion dans une salle à 28±2°C. Par contre, au niveau du rotin, on observe un léger relâchement exprimant ainsi une faible cohésion entre le rotin et le béton.

MOTS CLÉS : armatures végétales, le rônier, le rotin, relâchement rônier-béton, relâchement rotin-béton.

traction. Les résultats obtenus sont les suivantes

Rotin: Module d’élasticité longitudinal :E_L 2453,0574,85MPa, Limite d’élasticité : f_e 321MPaContrainte de rupture : _rup 43,283MPa

Rônier : Module d’élasticité longitudinal :E_L 17838,33±251,25MPa, Limite d’élasticité : f_e 221,843±13,56 MPa,Contrainte de rupture :

MPa 22,79

± 303,05

rup 

 . Ces caractéristiques mécaniques nous ont permis de dimensionner une poutrelle en armature végétales.

For this fact, several tests were performed on the Palmyra and rattan. We have:

- the swellig and withdrawal tests, we can say that the variation of the longitudinal sides of the two materials is zero respect to the tangential and radial sides, we determined coefficients of swelling and withdrawal to rattan and the Palmyra. We got the following results

-Swelling following the tangential direction: Palmyra: 4, 70±2, 31%; rattan: 7, 48±0, 47%

-Radial swelling: only the Palm: 7, 49±1, 25%

- tangential withdrawal: Palmyra: 4, 58±0, 36 %; rattan: 10, 03±1, 83%

-Radial: Palmyra: 4, 899±0, 13%

As for the other tests, we obtained the following results:

-Infra density: Palmyra: 0, 81±0, 07 g/cm3; rattan: 0, 26±0, 054 g/cm3 Absorption: Palmyra: 6147, 23 mm 3. Rattan: 747, 76 mm3

Regarding the assessment of cohesion between the Palmyra and concrete from a macroscopic point of view, the quarantine of a specimen of Palmyra cast in concrete to cure it shows no sign of apparent release between the two materials.

In addition, the kinetic curve drawn on a cubic specimen indicates that the material has absorbed only a very small amount of water after more than 28 days of immersion in a room at 28±2 ° C. On the other hand, at the level of rattan, observed a light relaxation thereby expressing a low cohesion between rattan and concrete.

With regard to the mechanical tests, we performed the tensile test. The results obtained are the following

Keyword (s) : plant frames, the Palmyra Palm, rattan, release Palmyra-concrete, rattan-concrete release.

Palmyra: Longitudinal modulus of elasticity: EL=17833,33±251,25Mpa Yield strength: fe=221,84±13,56Mpa Failure stress: σrup=43,28±22,79MPa. These mechanical properties allowed us to size a beam plant frame.

ON INTRODUCTI

INTRODUCTION

1. CONTEXTE ET JUSTIFICATION :

La définition la plus répandue du développement durable est celle édictée en 1987 dans le rapport Brundtland [BRU87] selon laquelle « le développement durable est un mode de développement qui répond aux besoins des générations du présent sans compromettre la capacité des générations futures à répondre aux leurs ». Or, aujourd’hui, la capacité des générations futures à subvenir à leurs besoins est menacée. Nous nous trouvons dans une situation critique à plusieurs titres, les plus parlants peuvent être :

- la menace d’un réchauffement climatique, identifié aujourd’hui, par la majorité des scientifiques, comme une conséquence du rejet en quantité importante de gaz à effet de serre (CO2, CH4 etc.) par les activités humaines ;

- la raréfaction des ressources naturelles, dont certaines apparaissent pourtant à l’heure actuelle indispensables au fonctionnement et à la stabilité des ouvrages notamment le bâtiment. Cette prise de conscience au niveau international a conduit à l’organisation en juin 1992 de la Conférence des Nations Unies sur l’Environnement et le Développement (CNUED) à Rio puis, à l’adoption, 5 ans plus tard, du protocole de Kyoto par les représentants de 160 pays. 38 pays industrialisés se sont ainsi engagés à réduire globalement entre 2008 et 2012 leurs émissions de gaz à effet de serre (GES) de 5.2% par rapport au niveau de 1990. Le secteur du bâtiment, après les industries, est le deuxième grand producteur du gaz à effet de serre car il consomme beaucoup d’énergies dont la production implique la libération du dioxyde de carbone dans l’atmosphère.

Dès lors, la question est de trouver aux matériaux utilisés actuellement, des alternatives répondant à la fois aux préoccupations environnementales et

ont abouti entre autres à la substitution de l’acier au profit du rônier et du rotin comme armature dans le béton. L’utilisation des armatures végétales dans la nervure serait une solution intéressante pour plusieurs raisons :

Un renouvellement permanent : contrairement aux matériaux comme l’acier, la flore se renouvelle de façon permanente et assure des ressources abondantes exploitables. Les préoccupations relatives à l’épuisement des sources sont donc résolues.

Des impacts positifs sur l’environnement : la production de bois, non seulement ne libère pas des gaz dangereux comme les autres matériaux, mais contribue plutôt à une réduction de la quantité de ce gaz. En effet, produire 1m³ de bois revient à absorber une tonne de CO2 dans l’environnement.

Des impacts positifs sur le développement durable : l’utilisation massive du bois correspond implicitement à sa production massive. De ce fait, d’autres filières porteuses de développement peuvent se créer dans l’agriculture.

Des impacts positifs sur l’économie : l’utilisation du bois dans les constructions peut réduire de façon considérable le coût de réalisation de l’ouvrage.

Au Bénin, la flore comporte un grand nombre d’espèces variées. Le rônier et le rotin font partir des espèces les plus rependues. La facilité avec laquelle on peut y accéder fait de ces espèces une option intéressante pour l’étude de nouveaux matériaux armatures.

De tout ce qui précède, il apparaît que l’étude d’une poutrelle en armature végétale (rônier- rotin) dans la zone tendue présente un double intérêt du point de vue enjeu environnemental et développement durable pour le Bénin. Notre travail portera donc d’une part sur « la caractérisation mécanique et physique du rônier et du

rotin », et d’autre part sur « la caractérisation mécanique et physique du rônier- rotin-béton ».

2. PROBLEMATIQUE :

Dans son mémoire intitulé : Etude du comportement mécanique du bois de borassus aethiopum dans le béton, ADJIBOLA est arrivé à la conclusion selon laquelle il est possible d’utiliser le borassus aethiopum(ronier) comme armature dans le béton .Allant dans le même sens, les professeurs A. FOUJET et J.FOMO ont étudié l’association entre le béton et le rotin au laboratoire d’analyse des structures à l’école polytechnique de l’université de Yaoundé, Cameroun, où des techniques d’amélioration de l’adhérence entre le rotin et le béton ont été étudiées.

Ainsi étaient jetées les bases d’une nouvelle technologie qui nous évite les fortes dépenses liées au coût de l’acier et, en même temps, nous préserve des problèmes environnementaux liés à sa production. Toutes les études faites depuis cette époque ont confirmé la possibilité d’utilisation de ces deux types de bois dans le béton mais, certains problèmes continuent de se poser.

- Le rônier et le rotin présentent-ils les mêmes caractéristiques physiques et mécaniques ?

- Quel est l’aspect mécanique que présente l’association rônier-rotin-béton dans une nervure ?

- Comment, partant d’une charge, peut-on déterminer la section d’armature végétale nécessaire dans une section de béton donnée pour obtenir une résistance mécanique d’un élément ?

Pour réussir dans notre travail qui est : Etude d’une nervure en armature de rônier et de rotin dans la zone tendue du béton, il sera donc impératif de répondre à ces interrogations

3. OBJECTIFE DE LA RECHERCHE 3.1. OBJECTIF GENERAL :

Réalisation d’une poutrelle en armatures végétales (rônier-rotin) 3.2. Objectifs spécifiques

L’objectif de développement formulé plus haut ne pourra être atteint que par l’intermédiaire des objectifs spécifiques que sont :

Etudier les caractéristiques physiques du rônier

- Taux d’humidité de différentes éprouvettes à utiliser

- Détermination de l’infradensité ou masse basale du borasus Aethiopium - Construire la courbe cinétique d’absorption du rônier

- Etude du gonflement (NF 15-433) - Etude du Retrait (NF 15-433)

Etudier les caractéristiques mécaniques du rônier

- Pull of test ou essai à l’arrachement (SN EN 14488-4) - Essai de traction (ASTM D1037)

Etude du relâchement béton –rônier

Etudier les caractéristiques physiques du rotin

- Taux d’humidité de différentes éprouvettes à utiliser - Détermination de l’infradensité ou masse basale du rotin - Construire la courbe cinétique d’absorption du rotin - Etude du gonflement (NF 15-433)

- Etude du Retrait (NF 15-433)

- Etudier le comportement à la traction du rotin (ASTM D1037) - Etudier le relâchement béton- rotin

- dimensionner une poutrelle en armature végétale(BEAL).

4. Résultats attendus :

 L’infradensité ou masse basale du rônier et celle du rotin est connue ;

 La courbe cinétique d’absorption du rônier et du rotin est connue ;

 L’évaluation du relâchement du rônier dans l’association rônier- béton et celle du rotin dans l’association du béton-rotin est faite ;

 Le comportement du rônier et du rotin vis-à-vis du gonflement et du retrait est connu ;

 Le protocole de détermination de l’adhérence entre le béton et le rônier est établi ;

 Les protocoles de détermination du module de Young, la contrainte limite élastique en traction parallèle aux fibres à un taux d’humidité déterminé, la contrainte de rupture en traction parallèle aux fibres et le coefficient d’équivalence rônier – béton sont établis ;

 Le protocole de dimensionnement d’une poutrelle en armature végétale est établi.

 La poutrelle est réalisée

5. Hypothèses et limites de l’étude 5.1. Hypothèse :

Les hypothèses de cette étude sont :

- L’association du rônier et du rotin travaille dans les mêmes conditions que l’acier dans une poutrelle en béton armé.

- Les hypothèses pour les poutrelles soumisses à la flexion simple en béton armé d’acier sont valables ici

5.2. Limites de l’étude :

Nous nous sommes limités aux états limites ultimes pour les trois matériaux utilisés à savoir : béton, rônier et rotin.

E LITTERATUR DE

REVUE

PARIE ère

1 :

1^ère Partie : Revue de littérature

Chapitre 1. : Le rônier 1.1 Généralité :

Les Borassus aethiopum se rencontrent en Afrique tropicale, dans le sud de l’Asie, dans les iles du Pacifique et de l’Océan Indien ; ils font partie de la tribu des borassées

Le rônier (Borassus aethiopum) est un genre de palmier qui comprend neuf espèces (Borassus aethiopum, Borassus dichotomus, Borassus deleb, Borassus heinean, Borassus flabellifer, Borassus madagascariensis, Borassus sambiranensis, Borassus sundaica, Borassus tunicata, Borassus akeassii). Poussant dans des régions tropicales d'Afrique sahélienne (Éthiopie, le Nigeria, le nord du Togo, le Bénin ...), d’Asie et de Nouvelle-Guinée et des plateaux éthiopiens, il fut découvert vers 1750 au Sénégal par le botaniste ADAMSON qui le baptisa « ron » comme les Ouolofs, mot qui ultérieurement fut transformé en « rônier »

TABLEAU I : Classification du genre Borassus (Malick Diallo ; 1987)

Le Borassus aethiopum est la seule espèce du genre Borassus rencontrée dans le sud du Bénin. Il fait partie de la famille des palmiers et les critères d’identification

Genre Borassus

Espèce

Borassus aethiopum Mart. Afrique Tropicale Borassus deleb Becc. Soudan.

Borassus dichotomus White Indes orientales, Asie du Sud-est Borassus

heineana Becc. Nouvelle-Guinée

Borassus flabellifer Cambodge, L. Sri Lanka, Inde, Asie du Sud-Est, Malaisie, Nouvelle- Guinée

Borassus madagascariensis Bojer & Becc. . Madagascar

Borassus sambiranensis Jumelle & Perrier, nord de Madagascar, Mayotte

Borassus sundaica Becc. Soudan.

Borassus tunicata Lour. Viêtnam Borassus akeassii Bayton.

PHOTO 1.1: RONIER EN AGE ADULTE

renflement que l’arbre développe à l’âge adulte. Il fait partie des essences forestières protégées au Bénin (GRET)

Le rônier est exceptionnel par la multiplicité des usages qu’on peut en faire.

Quand on observe la figure 1.1, on comprend bien pourquoi tant de paysans au Sénégal mentionnent que le rônier est l’arbre avec lequel rien ne se perd.

Ministère de la coopération, Le rônier et le palmier à sucre, Groupe de Recherche et d’Échanges Technologiques, Paris, 1987

Pour mieux comprendre quelles sont les différentes parties du rônier, une brève explication s’impose. Tout au long du travail, ce que nous nommerons les feuilles correspond à la partie en forme d’éventail tout en haut de l’arbre, ou pétiole. La fane est la partie rigide reliant la feuille à l’arbre. Le fruit du rônier est appelé en wolof le koni. Enfin, le tronc de l’arbre, qui est un bois de très bonne qualité, entre dans la construction des cases. C’est un bois imputrescible qui résiste à l’attaque des termites (DIALO A.K, Juillet 1998). Le baobab et rônier ont été présentés à titre d’exemple du caractère multifonctionnel des arbres. De nombreuses autres espèces peuvent cependant présenter des caractéristiques similaires.

1.2 Exploitation et utilisation des produits du rônier

L’exploitation du rônier varie en forme et en importance dans les régions du Bénin. Les principales formes d’exploitation dans la région Nord Benin restent la coupe des feuilles et l’extraction de la sève. Les fruits sont également récoltés et les pieds sont parfois abattus pour le bois. C’est aussi l’abattage pour le bois, le ramassage des fruits mûrs et l’arrachage des plantules qui sont les principales formes d’exploitation du rônier. Tout du rônier est donc utilisé par l’homme. Les feuilles entrent dans la confection de récipients (vans, paniers, sacs), de meubles (chaises, lits, nattes), de toiture et de divers objets d’art. La sève sert de vin de palme pour la boisson et les cérémonies rituelles. L’amande gélifiée du fruit non mûr et la pulpe du fruit mûr sont comestibles. Les fruits mûrs sont entassés pour faire germer et les jeunes pousses riches en amidon, sont consommées. Le bois, dur et imputrescible, sert de poutre pour construire les édifices et de planches de charpentes.

construction de l’habitat. (ADAMOU, 2005), dans ses travaux sur le parcours migratoire des citadins et problème du logement à Niamey, affirme qu’au Niger les maisons en banco sont construites avec le bois de rônier. La toiture de ces maisons est le plus souvent en terrasse constituée de poutres de Rônier (Borassus Aethiopum) recouverte de branchages et de secco ou parfois de tôle de récupération sur lesquelles on coule du banco. (CABANNES et al, 1987), à travers la mise en œuvre du palmier rônier dans l’habitat, recense les types d’habitats utilisant le bois, les feuilles et les pétioles de rônier au Sénégal. Dans la description de ces habitats, ils affirment que le bois de rônier est utilisé dans la réalisation des ossatures pyramidales (toiture). Ses chevrons de diamètre compris entre 4 et 6 centimètres supportent des linteaux de diamètre compris entre 2 et 3 centimètres sur lesquels sont attachées des fibres et des feuilles de rônier, de baobab ou de cocotier. Les portes et les fenêtres, généralement en grand nombre, sont encadrées par des linteaux en rônier ou en colis.

L’exploitation du rônier se fait par abattage, tronçonnage et fendage du stipe. La partie du stipe ayant une valeur commerciale est la couronne extérieure, ceci du fait que cette dernière est caractérisée par une forte densité et une résistance aux termites et aux xylophages marins. Ce qui va dans le même sens que les expérimentations effectuées par la division du bois du laboratoire national de Génie civil de Lisbonne pour évaluer la résistance naturelle aux attaques des xylophages marins et aux termites (OROUNLA & AHOUSSINOU , 2011). La photo ci- dessous indique clairement la couronne extérieure qui constitue le bois imputrescible et la partie centrale qui constitue la moelle (pourrit rapidement).

PAPPMoelle (Partie non utilisée) Couronne(Partie

imputrescible)

La particularité de la couronne extérieure est sa forte densité, sa résistance aux termites et aux xylophages marins. D’après (Y & CHANTRY G., 1987), cette affirmation n’a pas été contradictoire aux expérimentations effectuées par la division du bois du laboratoire national de Génie civil de Lisbonne pour évaluer la résistance naturelle aux attaques des xylophages marins et aux termites. Au bout d’un an et demi et plus d’immersion, il remarque que le bois est exempt de toute attaque de xylophages marins. Il confirme alors qu’il fait partie des bois traditionnellement acceptés ou localement utilisés pour les travaux portuaires et la construction navale. La figure ci-dessous montre la morphologie du stipe à travers sa coupe longitudinale et transversale qu’il s’agisse du mâle ou de la femelle. Le Borassus femelle produit des fruits contrairement au Borassus mâle. Mais ce dernier a l’avantage de faire l’objet d’une exploitation plus fréquente que le Borassus femelle (figure 1-2).

Figure 1.2 Morphologie du Borassus Aethiopum (Coupes longitudinales transversales).

(GRET S. 1987),

FIGURE 1.3 :EXPLOITATION DU BORASSUS AETHIOPUM SELON QU’IL SOIT MALE OU FEMELLE

Source : (DIALO A.K, Juillet 1998)

Une étude faite par ( AGOSSOU, 2008) sur la typologie de l’espèce végétale Borassus et l’état des connaissances sur son utilisation endogène comme bois d’œuvre révèle que les populations dans la zone d’étude qui est le sud du Bénin reconnaissent que l’arbre est disponible. Le tableau II illustre les résultats issus de cette étude.

TABLEAU II :DISPONIBILITE DU BOIS DANS LA ZONE D’ETUDE (AGOSSOU,2008)

Il conclut ainsi que l’espèce est donc disponible à 56,63% au sud Bénin et fait partie des essences forestières protégées. Il va plus loin dans ces recherches en montrant

Porto -Novo Ouidah Savé Abomey Ensemble

Disponible - 77,78% 90% 58,33% 56,53%

Pas disponible 100% 22,22% 10% 41,67% 43,47%

les différents modes d’utilisation du bois de Borassus dans la construction au Bénin. Il ressort de cette étude qu’il est utilisé :

 sous forme de poutre

La plupart des anciens bâtiments de l’époque coloniale à Porto-Novo, Ouidah et Abomey ont pour éléments de structure de leur plancher le matériau bois. Ces planchers sont réalisés avec des poutres en bois de Borassus et des poutrelles en bois d’Iroko. Ces poutres en bois de borassus sont disposées à des intervalles réguliers comme le montre la Photo 1-3 ci-dessous. Les espacements remarqués sont : 1m, 0,95m, 0,85m, 0,7m 0,6met 0,55m. Sur ces poutres prennent appui des poutrelles d’iroko.

Photo 1.3 Dessous d’un plancher en bois montrant la disposition des poutres en bois de Borassus

Source : Typologie de l’espèce végétale et état des connaissances sur son utilisation endogène comme bois d’œuvre sous forme de bois de charpente; Mémoire d’ingénieur de conception ; ( AGOSSOU, 2008)

Ici, il ressort que l’utilisation du bois de Borassus comme bois de charpente est encore d’actualité aujourd’hui. Les bâtiments d’architecture traditionnelle sont dans leur grande partie utilisateurs du bois de Borassus comme bois de charpente.

Il est très sollicité dans les constructions en terre à cause de ses qualités de résistance à l’attaque des termites et autres insectes xylophages, d’imputrescibilité selon les personnes enquêtées. Les sections les plus utilisées sont : 4x7, 5x8, 5x10,

Poutre en bois de borassus

Poutrelles en bois d’iroko

6x8, 6x8, 7x7, 8x12, 6x10. La Photo 1-5 montre une charpente de toiture faite de bois Borassus dans la ville de Ouidah.

PHOTO 1.4:CHARPENTE EN BOIS DE BORASSUS

Source : Typologie de l’espèce végétale et état des connaissances sur son utilisation endogène comme bois d’œuvre; Mémoire d’ingénieur de conception ; Utilisation comme linteau ( AGOSSOU, 2008)

Dans les constructions en terre, pour assurer la continuité des murs après la réalisation des ouvertures de portes et de fenêtres, on pose des chevrons de bois de borassus. Ce bois est préférentiellement choisi et utilisé par les populations à cause de ses qualités. La photo 1-5 ci-dessous nous montre un exemple de linteau en bois de Borassus dans les constructions traditionnelles.

PHOTO 1.5:LINTEAU EN BOIS DE BORASSUS

Source : Typologie de l’espèce végétale et état des connaissances sur son utilisation endogène comme bois d’œuvre; Mémoire d’ingénieur de conception ; Utilisation sous forme de poteau ( AGOSSOU, 2008)

Le bois de Borassus est très peu utilisé comme poteau dans les constructions.

Le plus souvent son utilisation sous forme de poteau s’observe dans la construction des paillotes et des garages. Mais par manque de moyens, certains paysans préfèrent faire supporter la toiture de leur construction par des bois de Borassus puis dès que les conditions seront réunies, ils mettent le remplissage qui est le plus souvent en terre. Aussi, est-il utilisé dans la construction des maisons sur pilotis dans les villages lacustres de notre pays.

PHOTO 1.6UTILISATION DU BORASSUS COMME POTEAU INCORPORENT DANS LE MUR

Source : Typologie de l’espèce végétale et état des connaissances sur son utilisation endogène comme bois d’œuvre; Mémoire d’ingénieur de conception ; ( AGOSSOU, 2008)

Les études (HOUANKOU, 2004)sur l’importance socioéconomique du Borassus aethiopum à travers les différents usages et la commercialisation de quelques sous- produits au Bénin révèlent que le bois de Borassus aethiopum est beaucoup plus utilisé dans la confection des charpentes. Le tableau III ci-dessous présente ces résultats.

TABLEAU III :PROPORTION DE BOIS DE BORASSUS POUR LA CONFECTION DES TOITURES AU BENIN

Source : Importance socioéconomique du Borassus : Usage et commercialisation de quelques sous-produits, mémoire de DEA ; (HOUANKOU, 2004)

1.3 : Ecologie du Borassus

D’après les études de LUBEIT, le borassus aethiopum est un arbre d’une grande plasticité capable de résister à la sécheresse comme à l’humidité et à l’inondation, de s’adapter apparemment à tous les types de sol et de résister aux violentes intempéries. On trouve le rônier sur les sols sablo-limoneux ou sur les sols alluvionnaires dont la nappe phréatique n’est pas très profonde et sous la pluviométrie annuelle de l’ordre de 400 à 600mm. Il tient indéfiniment dans les dépressions inondées, dans des terrains marécageux, au bord des fleuves et des rivières. C’est un arbre qui indique la présence d’eau mais craint l’inondation prolongée. Le rônier supporte une température de 25 à 35°c. Le développement du rônier nécessite une lumière intense, il forme parfois la lisière des forêts denses.

Mono Alibori Donga Coufo Colline Atacora Atlentique Zou Borgou

Ronier 96,7 60 40 36,7 30 23,3 20 13,3 3,3

Ronier+

autres

- 23,3 30 - 6,7 3,3 - - -

Autres 3,3 16,7 30 63,3 63,4 73,4 80 86,7 96,7

Totale 100 100 100 100 100 100 100 100 100

Pourcentage des menages par déparement

1.3.1 : Caractéristiques écologiques 1.3.1.1 Le stipe

Si la partie centrale de la colonne, assez spongieuse, pourrit rapidement et ne présente aucun intérêt technologique, la couronne extérieure dont la structure est très serrée s’avère résistante, imputrescible, inattaquée par les insectes et les mollusques. Cette zone qui s’étend sur 7 à 10cm de part et d’autre du diamètre chez les sujets males, sur 4 à 5cm chez les femelles va de la base du tronc au milieu du premier renflement. Au-delà, le bois est peu durable et sans valeur mécanique. Il est impossible de scier et très difficilement de raboter ou de poncer le bois des borassus. Par contre, il est aisé de le fendre sur toute la longueur en quatre, en huit et même en seize morceaux. Ceci explique l’utilisation du palmier à l’état brut pour la confection de warfs ou de piles de ponts, sous forme de poutres, de chevrons et de lattes pour l’établissement de lignes télégraphiques, la construction de maisons légères ou de hangars, la couverture de la cases l’édification de clôtures.

1.3.1.2 Les Feuilles

Le rônier est un arbre à feuillage persistant. Les feuilles ont la forme d’un large éventail et peuvent atteindre 3 à 4 m d’envergure. Elles sont réparties le long de la tige chez les jeunes plantes. Chez l’arbre adulte, les feuilles sont regroupées au sommet du stipe en un bouquet plus ou moins développé. Toute l’année, l’arbre produit des jeunes feuilles qui repoussent les plus vieilles vers l’extérieur. Elles permettent de fabriquer de multiples objets de vannerie, de de sparterie et d’ameublement.

1.3.1.3 Le Limbe

Il sert à couvrir les cases installées dans les champs pendant l’hivernage. Avec les fibres allongées et peu lignifiées, avec les nervures souples et coriaces, on tisse des

couffins pour l’emballage des fruits et des légumes, des corbeilles à pain et à papier, des sacs à mains, des coupes, des chapeaux, des éventails

1.3.1.4 Pétiole

Il est constitué des faisceaux vasculaires, isolés les uns des autres, sont entourés de fibres lignifiés procure un matériau léger, flexible et résistant. En le fendant on obtient des lamelles qui servent à confectionner des tables, des chaises, des fauteuils, des lits, des berceaux, des cages à oiseaux, des lampes, des valises

Le pétiole est la partie rétrécie de la feuille qui lui sert de support. Chez le rônier, il est plat sur la partie supérieure et convexe sur la partie inférieure. Il mesure 1,5 à 2 m de longueur et est parcouru d’épines sur les bords. Les jeunes écorces sont couvertes des restes de pétioles gris de 30 à 40 cm de long qui vont se désagréger au fil du temps pour donner une écorce grise et lisse. Dès l’apparition du premier renflement à l’âge adulte, les gaines situées tout au long de la tige des jeunes plantes commencent à disparaître.

PHOTO 1.7 :DISPARITION DES GAINES LORS DE L’APPARITION DU PREMIER RENFLEMENT (AHOUNDJINOU,2009)

Source : AHOUANDJINOU A., 2009

1.3.1.5 Fruits

Les fruits sont regroupés en épis serrés de 40 à 50 unités. Chaque unité pèse 25 à 50 kg. Ce sont des drupes ovoïdes ou globuleuses, lisses, de 15 à 20 cm de diamètre.

Ces fruits vert-foncé au début deviennent rouge-orangé ou jaune-marron quand ils sont mûrs.

PHOTO 1.8 :FRUITS REGROUPES EN EPIS PHOTO 1.9:FRUIT MATURE DU BORASSUS

Source : AHOUANDJINOU A., 2009

1.4 : Le rônier comme armature dans le béton

Avant son utilisation comme armature dans le béton, il serait indispensable de connaître les propriétés chimico-physico mécaniques afin de les comparer à celles de l’acier pour prévoir une substitution de l’acier dans le béton par ce dernier.

Au regard de la revue de littérature, il est à constater que les travaux de recherche dans le but de la caractérisation chimique, physique et mécanique des Borassus sont très peu fournis.

Pour mieux faire connaitre au Bénin le Borassus en tant que bois d’œuvre, (AHONOU & HOUINSOU, 2004,.) se sont intéressés aux caractéristiques physiques et mécaniques. Ils ont étudié principalement la résistance à la flexion et à la compression, le gonflement, le retrait et l’infradensité de ce bois.

Avec un taux d’humidité de 20% et avec des éprouvettes réalisées suivant les normes, ils ont obtenu les résultats suivants :

TABLEAU IV :RESULTAT DES ETUDES DE AHONOU ET AL SOUS LA DIRECTION DE

DR EDMOND ADJOVI,SEPTIME GBAGUIDI

Infra densité

Coefficient de gonflement

Coefficient de retrait

Module de YOUNG en compression 𝐸_𝐿¹² (Mpa)

Module de YOUNG en flexion 𝐸_𝐿¹² (Mpa) GL Trans RL Trans

0.83 0 2.65 0 5.45 10264.12 15420.81

(AHONOU & HOUINSOU, 2004,.) sous la direction de Dr Edmond ADJOVI, Septime GBAGUIDI pour leurs travaux, ont réalisé l’essai de flexion en trois points afin de déterminer le module de YOUNG en flexion simple. Ils ont conclu au terme de leurs travaux que, certains paramètres doivent être revus afin d’améliorer les résultats obtenus. Ces paramètres sont notamment le module de YOUNG en flexion et compression ; le coefficient de poisson, la côte de cisaillement. Dans la même logique, (KANTCHEDE & TOUSSE, 2005)sous la direction de Dr Ingénieur. GBAGUIDI Gérard Aïsse, Dr Sylvain ZOHOUN se sont, en 2005, appesantis sur certaines caractéristiques.

Pour un taux d’humidité de 20%, ils ont abouti aux résultats suivants :

TABLEAU V ::RESULTAT DES ETUDES DE KANTCHEDE ET AL SOUS LA DIRECTION DE DR ING.GBAGUIDIGERARD AÏSSE,DR SYLVAIN ZOHOUN

Infradensité

Coefficient de gonflement Coefficient de retrait

Module de YOUNG en compression 𝐸_𝐿¹² (Mpa)

Module de

YOUNG en

flexion 𝐸_𝐿¹² (Mpa)

GL GR GT RL Rr RT

0.83 0 1.58 2.14 0 5.64 10.83 13015 16070

(KANTCHEDE & TOUSSE, 2005) sous la direction de Dr Ingenieur.

GBAGUIDI Gérard Aïsse, Dr Sylvain ZOHOUN pour leurs travaux, ont étudié le gonflement et le retrait suivant les trois directions de l’éprouvette. En ce qui concerne les caractéristiques mécaniques, ils ont aussi réalisé l’essai de flexion trois points et ont obtenu un module en flexion simple de 13015 Mpa.

(ADJIBOLA, 2008) a étudié la résistance à la flexion 4 points de quelques poutres en béton armé de Borassus avec ou sans crénelures, traité ou non avec du bitume. Elle a remarqué d’une part, que la contrainte de rupture des poutres non armées est inférieure à la contrainte de rupture de toutes les poutres armées de Borassus. Ce qui révèle que la présence des armatures de Borassus a augmenté la résistance de la poutre. Il en ressort que le bois peut donc tenir lieu d’armature tendue dans une poutre en béton armé. D’autre part, elle a remarqué que les poutres en béton armé de Borassus de section rectangulaire avec des crénelures et non traitées avec le bitume offraient une meilleure résistance à la rupture et à la fissuration que toutes les autres poutres. Elle a conclu que les crénelures créées sur les sections ont permis d’améliorer l’adhérence entre le béton et le Borassus. De

plus, dans un article publié, Gbaguidi Aïsse L. Gérard, et al (2009) ont confirmé la possibilité de l’utilisation du rônier dans les éléments en béton. C’est en dans cette même optique que (BOUSSARI A., 2008) a déterminé quelques caractéristiques mécaniques du borassus à un taux d’humidité d’environ 12%. Après vérification, GBAGUIDI V. S. et al. ont dressé le tableau des caractéristiques du bois de rônier à 12% d’humidité.

Tableau VI : Quelques caractéristiques physiques et mécaniques du borassus aethiopum (Source : GBAGUIDI V. S. et al.)

Densité basale 0,69 ± 0,07

Densité à 12% d’humidité 0,89 ± 0,03

Taux de retrait longitudinal total (%) nul Taux de retrait tangentiel total (%) 5,92 ± 0,71

Taux de retrait radial total (%) 5,77 ± 0,93

Taux de retrait volumique total (%) 9,61 ± 2,57 Contrainte limite élastique en traction parallèle aux

fibres (𝑀𝑃𝑎)

201,34 ± 12,28

Contrainte de rupture en traction parallèle aux fibres (𝑀𝑃𝑎)

303,04 ± 37,39

Contrainte de rupture en compression parallèle aux fibres (𝑀𝑃𝑎)

82,17 ± 27,29

Contrainte de rupture en compression perpendiculaire aux fibres (𝑀𝑃𝑎)

22,56 ± 2,10

Contrainte de rupture en flexion 4 points parallèle aux fibres (𝑀𝑃𝑎)

186,34 ± 19,85

Module d’Young en flexion 4 points parallèle aux fibres (𝑀𝑃𝑎)

17196,86

± 1145,19

Contrainte de cisaillement perpendiculaire aux fibres (𝑀𝑃𝑎)

13,59 ± 1,02

Contrainte de cisaillement parallèle aux fibres (𝑀𝑃𝑎)

0,88 ± 0,22

(GUITARD, 1987 ) a réussi à déterminer quelques caractéristiques mécaniques du borassus à un taux d’humidité d’environ 16% que voici :

TABLEAU VII :QUELQUES CARACTERISTIQUES MECANIQUES DU BORASSUS

(GUITARD,1987)

Une fois ces caractéristiques connues, (AHOUNDJINOU, 2009)a comparé les résistances à la flexion 4 points de pièces en béton armé de borassus de sections carrées et circulaires. Il est arrivé à la conclusion selon laquelle les sections circulaires et carrées (pour les poutres en béton armé de borassus) offrent des résistances très voisines

Allant dans le même sens, HOUNGBO (2010) s’est intéressé à l’étude expérimentale du comportement mécanique des plaques en béton armé de bois de Rônier. A cet effet, il a confectionné cinq (5) catégories de plaque horizontalement

chargées. Il parvient à conclure que les armatures de Borassus de section carrée ou rectangulaire peuvent être utilisées comme armatures végétales dans les plaques chargées horizontalement car leurs résistances sont très voisines que des résistances des plaques en béton armée d’acier mais que les armatures de borassus de section rectangulaire offrent une plus grande résistance que celles de section carrée. Ainsi, (OROUNLA & AHOUSSINOU , 2011)ont cherché à déterminer les sections de bois à mettre en œuvre dans une poutre en béton armé de borassus et simplement fléchie connaissant les charges à appliquer. Ils ont alors calculé deux poutres et mis en évidence les charges prévisionnelles qu’elles peuvent recevoir à l’état limite ultime de résistance. Dans la partie expérimentale, ils ont obtenu les résultats suivants pour le bois de rônier soumis à la traction parallèle aux fibres:

résistance à la limite élastique 𝑓_𝑒¹² = 224 𝑀𝑃𝑎 avec un écart-type de 38 𝑀𝑃𝑎, résistance à la rupture 𝜎_𝑟¹² = 303 𝑀𝑃𝑎 avec un écart-type de 37 𝑀𝑃𝑎, allongement limite 𝜀_𝑏𝑏¹² = 10‰ et module d’élasticité longitudinal 𝐸_𝐿¹² = 17796,85 𝑀𝑃𝑎.

Après calcul, il ressort que les charges de rupture expérimentales des poutres calculées sont nettement supérieures à celles théoriques avec des coefficients de sécurité de l’ordre de 1,35. De plus, ils en sont arrivés à la conclusion selon laquelle les crénelures en rainures alternées offrent une meilleure adhérence béton-bois rônier que les crénelures en entailles V.

(DANDJINOU) a donc, à cet effet, élaboré une méthode de dimensionnement à l’ELU des sections d’armatures de poutres armées de bois de borassus en s’inspirant de la méthode classique de dimensionnement des sections d’armatures des poutres en béton armé d’acier, selon les règlements BAEL. Elle a appliqué cette méthode à des poutres des planchers d’une villa de type F4.

Il importe de savoir que la résistance mécanique du bois dépend des paramètres suivants :

- L’essence ;

-La direction de sollicitation par rapport aux fibres (anisotropie) ; - L’humidité (hygroscopie) ;

-Le mode de sollicitation (traction, compression).

Le comportement du bois dans le sens des fibres peut être considéré comme élastique fragile en traction et élasto-plastique en compression

FIGURE 1.4:LOI TYPIQUE DE COMPORTEMENT DU BOIS

Source : KULTIKOVA, E.V., 1999.

Chapitre 2. : Le rotin 2.1 : Généralité :

Le rotin est un palmier à lianes épineuses possédant au bout de ses feuilles un flagelle appelé cirre (ou vrille) dont les crochets lui permettent de ramper sur les arbres.

Nonobstant leurs caractères communs, la forme et la croissance des rotins sont très variées de telle sorte qu’on en dénombre environ 600 espèces. Si la majorité des espèces que l’on connaît aujourd’hui sont originaires d’Asie, vingt d’entre elles sont endémiques en Afrique. Le diamètre de leurs tiges varie entre 3mm à 20cm, leur longueur allant de quelques mètres à 200 m.

PHOTO 2.1:EXEMPLE DE FORET DE ROTIN (JOHN DRANSFIELD)

En général, on distingue deux groupes de rotin, en rapport avec les usages et le diamètre de la canne : les rotins à gros diamètres telle l’espèce Laccosperma secundiflorum et ceux à petit diamètre encore appelés lianes, tels que L’Erenospatha maccrocarpa. Le rotin peut se récolter et se cultiver de façon durable grâce à sa croissance rapide et à sa capacité d’adaptation à des conditions écologiques très variées. De plus, son utilisation dans la fabrication de mobilier permet de rendre l’utilisation du bois et contribue à la conservation des ressources forestières. (Collection pro-agro ; production et transformation du rotin, E. Lionelle Ngo-Samnick)

Bien que plusieurs études soient concentrées sur l’évaluation de l’importance

cette ressource. Toutefois, il est connu que l’utilisation des rotins pour l’approvisionnement de la petite industrie florissante est limitée à quelques espèces (Sunderland, dans la presse). Le tableau ci-dessous donne les principales espèces commerciales des rotins qu’on utilise dans chaque région

TABLEAU VIII : Les espèces de rotins commercialement importantes par région :

Région Espèces commercialement utilisées

Afrique Occidental (Sénégal, Côte d’Ivoire, Ghana, Benin, Nigéria occidental)

Laccosperma secundiflorum (P.Beauv.) Kuntze

*Eremospatha macrocarpa (G. Mann & H.Wendl) H.Wendl.

*Eremospatha hookeri (G. Mann & H.Wendl) H.

Wendl.

Calamus deerratus G. Mann & H.Wendl.

Afrique occidental/Central (Nigéria oriental, Cameroun, Congo, Gabon, Guinée Equatoriale), Afrique Central (RDC, RCA)

Laccosperma secundiflorum (P.Beauv.) Kuntze

*Laccosperma robustum (Burr.) J. Dransf.

*Eremopatha macrocarpa (G. Mann & H.Wendl) H.

Wendl.

Afrique Meridional/Oriental (Zambie,Ouganda, Kénya, Tanzanie)

*Laccosperma robustum (Burr.) J. Dransf.

*Eremospatha haullevilleana De. Wild.

*Eresmopatha macrocarpa (G. Mann & H.Wendl)

H. Wendl.

*Calamus deerr*Eremospatha haulevilleana De.

Wild.

2.2 : Les rotins africains :

Bien que moins renommés que leurs parents asiatiques, les rotins pourraient offrir une importante contribution au développement rural et au marché mondial.

Quatre genres de rotins, représentés par 20 espèces, sont présents en Afrique occidentale et centrale. Tout comme leurs parents asiatiques, les rotins africains font partie intégrante des stratégies de subsistance de nombreuses populations rurales et sont à la base d'une industrie artisanale prospère. Les bailleurs de fonds et les gouvernements nationaux ont longtemps reconnu le rôle potentiel des rotins africains sur le marché mondial, ainsi que la place importante qu’ils occupent dans le secteur régional des produits forestiers non ligneux(PFNL). A mesure que croit l’intérêt porté aujourd’hui à la capacité des PFNL commerciaux de contribuer à la conservation et au développement, le rotin est souvent mentionné comme un produit qui pourrait faire l’objet d’une mise en valeur et d’une promotion significative. Cependant, le développement des ressources en rotin en Afrique a été entravé, jusqu'à très récemment, par le manque de connaissances de base sur les espèces utilisées, leurs besoins écologiques et le cadre social de leur utilisation.

Ces carences ont interdit la formulation de stratégies d'aménagement aptes à garantir leur exploitation durable et équitable. Les travaux de recherche entrepris récemment ont visé en priorité la fourniture d'informations relatives à la taxonomie, à l'écologie et à l'utilisation de ces espèces. Ces informations de base étant désormais accessibles, la recherche sur le rotin en Afrique s'oriente, de nos jours, sur la mise en valeur et la promotion de cette ressource dans une perspective à la fois écologique et socioéconomique.

PHOTO 2.2 :FEUILLE DE LACCOSPERMA ACUTIFLORUM MONTRANT LAFORME PARTICULIERE DE SON CIRRE MUNID'ACANTHOPHYLLES -T.SU

2.3 : Caractéristiques morphologiques les distinguant des rotins asiatiques Les quatre genres de rotins africains sont relativement faciles à différencier, notamment par la morphologie de leurs organes d’ancrage. Ces palmiers lianescents qui appartiennent à la sous famille des calamoideae grimpent à l’aide de l’un des deux organes suivants. Un flagelle (pousse sortant directement de la gaine et considérée comme une fleur modifiée (Baker et al. 1999) ou un cirre (extension en forme de fouet placée avant la feuille et garnie d'épines courtes et arquées qui rappellent souvent la griffe d'un chat (Tomlinson, 1990). Les flagelles ne sont présents que dans certaines espèces de Calamus, y compris C. deërratus, la seule représentante de Calamus en Afrique.

2.4 : Utilisation du rotin comme armature dans le béton :

Beaucoup de chercheurs se sont intéressés à l’utilisation d’armature végétale dans le béton. La grande difficulté de l’utilisation d’armature végétale dans le béton est l’adhérence entre les deux matériaux. (FOUJET & FOMO, 1995) dans leur

et le béton, en utilisant une structure périodique de confinement. Ils étudient l’adhérence et affirment que l’adhérence béton-rotin ou béton-bambou, est très faible. Pour ce qui est des caractéristiques physiques et mécaniques du rotin, Ngouadjeu s’est penché sur les possibilités techniques d’utilisation du gros rotin (Laccosperma secundiflorum) dans le béton pour les constructions. De ses travaux, il ressort que l’utilisation du rotin comme armature dans les éléments faiblement chargés et les poutres de petite portée est possible. L’approche consiste à utiliser des cadres (armatures principales dont les deux bouts se prolongent dans la partie comprimée de la poutre) pour reprendre le moment fléchissant. Ainsi on obtient une adhérence apparente variant de 2,83 MPa à 5,43 MPa pour des contraintes de rupture en traction du rotin allant de 52 MPa, à 100 MPa. BLACKBURN, abondant dans le même sens, s’est intéressé à l’utilisation du bambou comme armature végétale dans le béton dans le cadre de la construction de l’habitat urbain au Vietnam. Il a cherché à améliorer l’adhérence béton-bambou en s’appuyant sur les travaux de SHUI (1990), RAJ (1995) qui avancent que l’adhérence moyenne observée entre plusieurs espèces de bambou et le béton est de l’ordre de 0,25 à 0,5 MPa. Il ont alors tenté de déterminer l’influence du traitement du bambou et de la résistance du béton sur la qualité de l’adhérence entre le béton et les armatures de bambou, en tenant compte de certaines variables comme par exemple la valeur de la résistance en compression du béton, la présence de nœuds sur les tiges, la durée du séchage des tiges, le sablage des surfaces de bambou etc. KHENFER et al (2002) n’abondent pas dans le même sens pour l’utilisation de l’armature végétale dans le béton, mais dans le sens de l’utilisation des fibres végétales pour améliorer la résistance à la flexion des pièces en béton. Pour cela, ils utilisent des fibres végétales de palmiers dattiers pour faire l’expérimentation dans trois milieux différents avec des longueurs de fibres différentes en affirmant que les tissus des tiges de palmiers sont composés de fibres cellulosiques qui expliquent sa grande résistance.

METHODES T

E MATERIELS

PARTIE ème

2 :

2^ème Partie : Matériels et méthode

Chapitre 3. Protocoles des essais physiques et mécaniques

Dans cette partie de notre travail, il est question de présenter les différents matériaux mobilisés, les matériels déployés pour les différents essais et les méthodes mis en œuvre afin d’atteindre les objectifs fixés.

3.1 Matériaux :

. Les différentes éprouvettes utilisées pour les différents essais ont été obtenues par une série d’opérations. Pour obtenir le matériau rônier, nous nous sommes rendus à Ouidah où nous avons abattus un rônier mâle. Nous l’avons ensuite tronçonné puis fendillé en de lattes. Ces lattes sont convoyées à la scierie où elles ont été usinées et découpées en des dimensions appropriées. Quant aux lianes de rotin (maccrocarpa), elles sont d’origine nigériane. Nous les avons obtenues par le biais de l’ingénieur AGOSSOU Daniel qui à son tour les a obtenu auprès des artisans. Nous les avons ensuite découpés, façonnés en des éprouvettes tout en tenant compte des normes.

Nous avons également utilisé le sable lagunaire et du gravier roulé de mono pour la formulation du béton. Nous avons déterminé certaines de leurs caractéristiques comme : l’analyse granulométrique, la densité apparente et la densité absolue. Nous avons utilisé du ciment CPJ LAFARGE puis l’eau fournie par la SONEB.

NB : Tous les essais sur le sable et le gravier ont été réalisé au LERGC.

3.2 Matériels utilisés :

Les matériels utilisés pour différents essais sont les suivants :

PHOTO 3.1 :PRESSE HYDRAULIQUE PHOTO 3.2 :PIED A COULISSE NUMERIQUE

PHOTO 3.3 : BURETTE GRADUEE

3.3 Méthodologies :

3.3.1 : Essais physiques sur le rônier

3.3.1.1 : Détermination du taux d’humidité (Norme NFB-51-004)

Le taux d’humidité est le rapport entre la masse d’eau et la masse du bois sec. Il est exprimé en pourcentage (%).