Arbo-Mecanica Vincent Dellus

Carnets de biomécanique de l’arbre

Observations, mesures et analyses pour comprendre le comportement mécanique des arbres

 CARNET #1

Biomécanique de l’arbre au printemps (1/3)

Quand la croissance devient mécanique

Chez les arbres, le printemps marque la reprise de nombreux processus biologiques : mobilisation des réserves, poussée racinaire, gonflement des bourgeons, déploiement du feuillage… Mais au-delà de ces phénomènes bien visibles, tout un ensemble de processus biomécaniques se réactivent également.

Croissance primaire et secondaire

Chez l’arbre jeune, la croissance spatiale est rapide : le houppier s’élargit, la hauteur augmente, et la prise au vent progresse fortement. Pour maintenir sa stabilité, l’arbre compense cette augmentation de charge par un dimensionnement adaptatif : le tronc et les axes porteurs se renforcent progressivement.

Chez les arbres plus âgés, les changements sont plus discrets. La géométrie globale évolue peu d’une année sur l’autre, et la charge au vent n’augmente plus que lentement.

En revanche, les structures porteuses continuent de se renforcer :

• • • • Épaississement du tronc,

      • Consolidation de la charpente,

      • Adaptation progressive de l’ancrage racinaire.

Ces mécanismes relèvent d’un phénomène propre aux végétaux ligneux, connu sous le nom de thigmomorphogenèse : l’arbre adapte sa structure aux sollicitations mécaniques qu’il perçoit. Ces processus, qui se réactivent au printemps, n’ont pas révélé tous leurs mystères et font encore l’objet de nombreux travaux, notamment à l’INRAE-Clermont-Auvergne.

Étude de cas : quel gain de sécurité annuel chez un chêne adulte ?

De février 2024 à janvier 2025, j’ai pu enregistrer en continu la croissance d’un chêne adulte par microdendrométrie TOMST. L’arbre étudié mesure environ 20 mètres de hauteur, pour un tronc de 65 cm de diamètre moyen à 1,20 m de hauteur.

Cette année de croissance se traduit par une augmentation du diamètre de 15 mm (soit près de 2,5%), entraînant un accroissement de résistance mécanique de près de 7 %. Cela peut paraître modeste, mais à l’échelle de plusieurs années, l’effet cumulatif peut devenir très significatif.

Figure 1 – Microdendromètre TOMST sur un chêne adulte

Principe mécanique

En flexion, la contrainte maximale dans le bois dépend des efforts appliqués (notamment du vent) et du module de section, qui varie avec le diamètre à la puissance 3. 

Ainsi, une augmentation du diamètre, même modérée, se traduit par un gain mécanique nettement plus important qu’il n’y paraît.

Dans le cas présent, une croissance de 2,5 % en diamètre conduit à un gain de résistance de l’ordre de 7 %, en raison de cette relation géométrique.

La forme géométrique : un facteur mécanique essentiel

Cette analyse du gain de sécurité lié à la croissance chez un chêne adulte illustre la contribution essentielle de la géométrie des axes porteurs aux propriétés mécaniques de l’arbre.

Elle met en évidence le renforcement mécanique progressif qui accompagne la croissance et contribue directement à la capacité des arbres adultes à compenser les pertes mécaniques liées au vieillissement, notamment les altérations des tissus ligneux par les champignons lignivores.

Figure 2 – Suivi dendrométrique d’un chêne adulte : quel gain de sécurité mécanique en 2024 ?

Pour aller plus loin — Arbo-MECANICA

Ces questions de croissance et de gain de sécurité sont abordés dans le stage MECA_01 — Les bases du diagnostic de sécurité de l’arbre, et approfondies dans MECA_02 — Biomécanique et sécurité de l’arbre.

https://www.expertisearbre.fr/catalogue-formation/

🌳Dans le prochain carnet, nous aborderons le thème de la « traînée » : le feuillage ne modifie pas seulement la surface exposée, il transforme aussi profondément l’aérodynamique de l’arbre.

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