L'assemblage de planches par technique de collage est utilisé pour réaliser des éléments de structure en bois performants. Le collage permet d'obtenir des rigidités et des résistances d'assemblages excellentes. Cependant, ces produits sont souvent polluants à différents degrés et ne permettent pas de s'adapter à une cadence industrielle de fabrication, notamment à cause des temps de pressage. Le niveau de performance s'effondre lorsque l'assemblage par collage est remplacé par des organes de type tige, tels que des pointes, vis ou tourillons en bois, mais ils confèrent un temps de mise en oeuvre instantané. Dans ces types d'assemblages mécaniques, la surface de contact entre les planches n'est plus du tout utilisée pour transmettre des efforts. L'objectif de ce travail est de montrer comment la préparation mécanique des interfaces permet de fortement améliorer le comportement de ces assemblages. La finalité étant de produire des éléments de structure sans composés organiques volatiles (COV), dont la fabrication serait réalisable par un robot industriel, de manière flexible et en utilisant des essences mixtes de bois locaux. La première partie de cette étude est consacrée à répertorier et analyser les différents systèmes reconstitués en bois, ainsi que de montrer comment mener un dimensionnement en tenant compte du caractère imparfait de la connexion. Cette partie montre que la prise en compte du caractère non linéaire des liaisons mécaniques dans les systèmes reconstitués est souvent très imprécise et conduit à des écarts de dimensionnement importants. La deuxième partie décrit une méthodologie pour pallier à ce manque, développée à partir de la modélisation non linéaire d'un élément de construction de type poutre. Cette approche conduit à proposer des raideurs sécantes précises de la liaison permettant le calcul linéaire exact pour les ingénieurs. Cette méthodologie permet de caractériser la raideur d'une liaison par une approche liée au comportement plutôt qu'une approche normative générale. Suite à la mise en évidence de la souplesse de la liaison par organes, une troisième partie expose une réflexion sur l'utilisation des surfaces en contact pour transmettre les efforts. Un traitement mécanique de type rainurage est réalisé à l'interface de contact des pièces à assembler. Il permet de transmettre des efforts de cisaillement et de torsion dans le plan de croisement des planches. Le maintien des éléments en contact est également étudié en développant un principe de vis conique en bois. Pour valider ces principes, des campagnes d'essais sont réalisées afin de mesurer les performances obtenues par le rainurage, la vis conique en bois et leurs utilisations simultanées. La dernière partie est consacrée à la mise en oeuvre de l'assemblage amélioré dans des éléments de structure afin d'en confirmer son potentiel. Le premier élément est une poutre ajourée, le second est un élément de mur contreventant. Les résultats d'essais sont comparés à des modèles numériques incluant le comportement non linéaire des assemblages rainurés vissés. Ces réalisations en grandeurs réelles permettent de valider également leur faisabilité par un robot industriel / Plank bonding connection is used to produce efficient structural timber. The bonding achieves excellent rigidity and connection resistance. However, these products are often pollutants and are incompatible with industrial production rates due to the pressing time. Their performances collapse when the adhesive connection is replaced by rodlike fasteners, such as nails, screws or wooden dowels, but these connections allow a quick assembly. In these assemblies the contact surfaces between planks are not used for transmitting loads. The purpose of this study is to point out how mechanical preparation of the interfaces improves the performance of timber connections. The aim is to produce structural members without volatile organic compounds (VOC), achievable by an industrial robot allowing for flexibility, and using mixed wood local species. The first part of this study consists in identifying and analyzing reconstituted wood systems, as well as showing how to conduct a design by taking into account the partial composite action of connectors. This part explains that the chosen behavior of the mechanical connections in reconstituted systems is frequently very imprecise and leads to significant differences in design. The second part describes a methodology to overcome this lack, developed from the nonlinear modeling of a beamtype component. This approach leads to determine the fastener's secant stiffness for an exact linear calculation for engineers. The outcome of this methodology is the quantification of the fastener's secant stiffness by a related behavior rather than a general normative behavior. Due to the flexibility of members, a third part presents a reflection on the use of the contact surfaces for transmitting loads. The plank interfaces were machined in order to obtain grooves. This binding allows the transmission of shear and torsion forces in the intersection plane of the planks. Maintaining the contact is managed by the development of a wooden conical screw. To validate these principles, test campaigns were carried out to measure the performance of the groove, the wooden conical screw and their simultaneous use. The last section deals with the implementation of the improved assembly in structural members in order to confirm its potential. The first element type is a castellated beams and the second one is a bracing wall. Experimental results are compared with numerical models including the nonlinear grooved screwed connection behavior. Furthermore, these full scale elements validate the feasibility by an industrial robot

Le soudage du bois est une technique d'assemblage sans adhésif de deux pièces de bois, leur soudure étant produite par friction mécanique sous pression des deux pièces. Ce procédé, applicable à des pièces de bois plates, d'essences identiques ou différentes, se prête à la fabrication de meubles et à la menuiserie. Cependant, le joint obtenu n'est pas de classe "extérieur", ce qui le réserve à un usage "intérieur". En effet, un joint destiné à une utilisation extérieure ou en milieu à humidité variable doit présenter une résistance élevée à l'eau. L'objectif principal de cette thèse est d'étudier la résistance à l'eau du bois soudé. A cet effet, des méthodes d'essais complémentaires et non-destructrices ont été utilisées, comme le scanner ou l'imagerie par résonance magnétique (IRM). L'influence des paramètres de soudage et des propriétés du bois sur, d'une part, la formation et la propagation des fissures dans la ligne de soudure, et sur, d'autre part, la densité et l'absorption d'eau de la soudure a été ainsi étudiée. Les expériences de cette thèse seront menées sur des échantillons de pin (Pinus sylvestris) de dimensions 200 mm x20 mm x 40 mm, coupés dans la direction longitudinale du fil du bois. La Norme Européenne EN 205 a servi de cadre pour déterminer la résistance des échantillons de pin en traction-cisaillement. Les méthodes d'essais (non-destructrices) ont été utilisées selon leur pertinence: le scanner a servi à étudier la formation et la propagation des fissures; l'imagerie par résonance magnétique (IRM) a permis quant à elle de caractériser la pénétration et l'infiltration d'eau dans le bois soudé.Le mécanisme d'adhérence du pin a été étudié grâce à la RMN MAS (spectrométrie à résonance magnétique nucléaire avec polarisation croisée et rotation à l?angle magique) du carbone13 et à la micro-densitométrie par rayons X. Ces différentes méthodes, non destructrices, offrent l'avantage d'une analyse non invasive et l'élimination de facteurs parasites liés à la préparation et à la coupe du bois. Voici en résumé les résultats obtenus les plus marquants: (1) Le scanner et l'imagerie par résonance magnétique (IRM) sont des méthodes de recherche particulièrement polyvalentes et adaptées à l'étude des bois soudés. (2) L'utilisation de bois de coeur, une pression de soudage de 1.3 Mpa et un temps de soudage de 1.5 s permettent d'augmenter la résistance à l'eau du pin soudé. (3) Des tests d'optimisation ont montré que la résistance du pin en traction-cisaillement est plus sensible aux variations de temps de soudage qu'au temps de refroidissement et qu'elle peut être optimisée à plus de 9.7 MPa en respectant une pression de 1.3 Mpa, un temps de soudage > 3.5 s et un temps de refroidissement < 60 s. (4) La résistance à l'eau du bois soudé peut être améliorée dans une certaine mesure en faisant varier paramètres de soudage et propriétés des essences, mais dans tous les cas, le recours à un imperméabilisant naturel et écologique reste nécessaire. (5) Le pin soudé possède une résistance à l'eau et en traction-cisaillement inhabituellement élevée, cela pouvant s'expliquer par une teneur en composés extractifs augmentée. (6) Des essais sous IRM ont montré que les causes de rupture du joint varient suivant l'essence: faible résistance à l'eau de la ligne de soudure dans le cas du hêtre soudé, retrait et expansion du bois dans le cas du pin soudé. (7) Les extractifs du pin améliorent nettement la résistance à l'eau du joint soudé, mais à un niveau qui ne lui permet cependant pas la certification "extérieur" sans protection. En revanche, il peut être certifié "semi-extérieur" avec protection. / Wood welding is a mechanical friction process allowing the assembly of timber without any adhesives. The process consists of applying mechanical friction, under pressure, alternately to the two wood surfaces to be welded. This process can be applied to weld two flat pieces of timber, originating from the same or different tree species, and can be used in the manufacture of furniture and wood joinery. The only limitation is that the joint is not exterior-grade, but only suitable for interior joints. Exterior use, or use in an environment with varying humidity demands water resistance of the welded joints. The main objective of this thesis is to study the water resistance of the welded wood. This is complemented with special attention to non-destructive test methods such as X-ray Computed Tomography (CT-) scanning and Magnetic Resolution Imaging (MRI). The influence of welding parameters and wood properties on crack formation and crack propagation in the weldline was investigated. The influence of these parameters on weldline density and water absorption in the weldline were also studied. Investigations in this thesis are based on welded samples of Scots pine (Pinus sylvestris) of the dimensions 200 mm × 20 mm × 40 mm which were cut in the longitudinal direction of the wood grain. The tensile-shear strength of the welded Scots pine samples were determined using European standard EN 205. Different non-destructive methods such as X-ray Computed Tomography (CT-) scanning to study crack formation and propagation, and magnetic Resolution Imaging (MRI) to characterize water penetration and the distribution mechanism in welded wood were used. Solid state CPMAS 13C NMR spectrometry and X-ray microdensitometry investigations were carried out to study the mechanism of adhesion in Scots pine. These various non-destructive methods offer the advantage of non-invasive analysis and the elimination of any artifacts present due to preparation and sectioning. The most important results are summarized as follows: (1) X-ray Computed Tomography (CT-) scanning and Magnetic Resolution Imaging (MRI) are versatile research methods applicable to investigations of welded woods. (2) Water resistance of welded Scots pine can be increased using heartwood, a welding pressure of 1.3 MPa, and a welding time of 1.5 s. (3) Optimization tests showed that the tensile-shear strength of Scots pine was more sensitive to welding time changes than holding time and could be optimized to more than 9.7 MPa using 1.3 MPa welding pressure, > 3.5 s welding time, and < 60 s holding time. (4) Changing welding parameters and wood properties can increase water resistance of welded wood to some extent, but treating the weldline with certain natural and environmentally-friendly water repellents is still necessary. (5) Welded Scots pine shows unusually high water resistance and tensile-shear strength. This may be explained by there being more extractives compounds in Scots pine. (6) MRI experiments showed that the origin of the joint failure in welded beech is poor water resistance of the weldline, while swelling and shrinkage of wood are the main reasons for joint failure of welded Scots pine. (7) Extractives in Scots pine dramatically improve water resistance of the welded joint, but not to a level to classify the joint as an unprotected exterior grade. However, it can qualify as a joint for protected semi-exterior application.