Characterisation and statistical modelling of shear strength in 12 hardwood timber species from the Congo Basin

Ndiapi Olivier, Njankouo Jacques Michel, Ohandja Louis Max Ayina, Gerard Jean. 2024. Characterisation and statistical modelling of shear strength in 12 hardwood timber species from the Congo Basin. Bois et Forêts des Tropiques, 360 : 27-40.

https://doi.org/10.19182/bft2024.360.a37284

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Titre français : Caractérisation de la résistance au cisaillement du bois de 12 essences feuillues du Bassin du Congo et modélisation statistique / Titre espagnol : Caracterización y modelado estadístico de la resistencia a la cizalla en 12 especies de madera dura de la cuenca del Congo

Résumé : Shear strength is a wood property that is fundamental to the design of wood-based products and constructions. This property cannot currently be predicted due to insuf- ficient knowledge, primarily because of the large number of timber species found in the Congo Basin. The main aim of this study was to provide a preliminary qualification of shearing in Congo Basin timber species, with consideration for its variability. For this purpose, we studied 12 timber species with very different properties, from the least dense to the densest. Their shear strength was determined experimentally using Euro- pean standard specifications, on the scale of the wood material used. A statistical ana- lysis was conducted. To reduce shear stren- gth variability, the species were assigned to four distinct clusters defined according to FCBA Institute specifications. With a view to developing allowable design stresses to facilitate decision-making, we evaluated the relative goodness-of-fit of five probabi- listic shear strength distributions (normal, lognormal, exponential, Weibull 2 parame- ters and Weibull 3 parameters) that are used in wood-related applications. The results of geometric regression (R2 = 0.81) show that shear strength is well correlated with den- sity. Shear strength can be more reliably predicted with the three-parameter Wei- bull distribution than with the other dis- tributions. The findings of this study open up new prospects to be considered for the design of wood-based products with regard to shear, when using tropical timber species from the Congo Basin.

Résumé (autre langue) : La résistance au cisaillement est une propriété du bois qui est fondamentale pour la conception de produits et de constructions à base de bois. Les connaissances actuelles sont insuffisantes pour prédire cette propriété, principalement en raison du grand nombre d'essences présentes dans le Bassin du Congo. L'objectif principal de cette étude était de proposer une qualification préliminaire du cisaillement pour les essences du Bassin du Congo, en prenant en compte de sa variabilité. Pour ce faire, nous avons étudié 12 essences aux propriétés très différentes, du moins dense aux plus dense. La résistance des bois au cisaillement a été déterminée expérimentalement selon les spécifications des normes européennes, à l'échelle du matériau bois utilisé. Une analyse statistique a été réalisée. Pour réduire la variabilité de la résistance au cisaillement, les essences ont été réparties en quatre groupes distincts selon les spécifications de l'Institut FCBA. En vue de proposer des contraintes admissibles qui faciliteraient la prise de décision, nous avons évalué la qualité relative de l'ajustement de cinq modèles probabilistes de distribution de la résistance au cisaillement (normale, log-normale, exponentielle, Weibull à 2 paramètres et Weibull à 3 paramètres). Les résultats de la régression géométrique (R2 = 0,81) montrent que la résistance au cisaillement est fortement corrélée à la densité. Elle peut être prévue de manière plus fiable avec la distribution de Weibull à trois paramètres qu'avec les autres distributions. Les résultats de cette étude ouvrent de nouvelles perspectives au regard de la résistance au cisaillement, qui sont à prendre en compte pour la conception de produits bois à partir d'essences tropicales du Bassin du Congo.

Mots-clés Agrovoc : bois, bois de charpente, propriété du bois, propriété technologique, propriété physicochimique, résistance au cisaillement, préservation du bois, propriété mécanique, cisaillement, cisaille

Mots-clés géographiques Agrovoc : Congo, Cameroun

Mots-clés libres : ANOVA, Valeur caractéristique, Essences feuillues tropicales, Qualité des bois de feuillus, Conception fiable, Distribution statistique, Bassin du Congo

Auteurs et affiliations