Systèmes constructifs en bois

Il existe de multiples manières de construire en bois. Au fil du temps, les différents systèmes ont été utilisés avec plus ou moins d’intérêt suivant les lieux et les époques.

Aujourd’hui, trois systèmes principaux coexistent et sont parfois combinés : l’ossature bois, le bois massif et le “poteaux/poutres”. Ces systèmes sont les plus diffusés en raison de leurs qualités structurales et architecturales. Ils sont aussi mieux connus des architectes et des entrepreneurs et donc plus courants au niveau de l’offre.
Dans tous les cas, ces exécutions nécessitent un savoir-faire professionnels.

L’ossature bois

Ce système est l’héritier des constructions à colombages. La structure est constituée d’un squelette d’éléments verticaux (montants) de faible section, disposés à intervalles réguliers selon un entre axe de 40 ou 60 cm et reliés entre eux par des éléments horizontaux (traverses) de même section, le tout formant des cadres. La distance de placement des montants est déterminée selon les charges à reprendre et les dimensions des éléments standardisés.

Dans ce type de construction, chaque élément constitutif des parois joue un rôle spécifique. La portance est réalisée avec les montants. La stabilité structurelle est assurée par les panneaux de contreventement (contreplaqué ou copeaux collés), par les liens de faîtage (sablière périphérique,…) et par les pièces de quincaillerie (tirants, feuillards en acier,…). L’isolation thermique se fait grâce à l’isolant placé entre les montants ; elle est doublée, côté intérieur, d’un pare-vapeur. L’étanchéité est assurée par un pare-vent (film microperforé) posé du côté extérieur de la paroi.

Le système à ossature permet une grande souplesse : remplacement, ajout ou suppression de baies et cloisons sont aisés. Bien entendu, toute intervention sur les montants de structure doit être rationnelle : pour créer de grandes ouvertures, par exemple, des pièces de renfort doivent être utilisées et la surface de la paroi doit rester suffisante pour que le bâtiment présente la stabilité requise.

Dotée d’une haute capacité isolante des parois, la construction à ossature bois répond de manière très performante aux exigences thermiques. D’une part, le système à ossature présente, entre les montants, assez d’espace pour incorporer un maximum d’isolant et, d’autre part, le bois lui-même offre d’excellentes propriétés thermiques et réduit les problèmes de pont thermique.

Le passage des équipements, quant à lui, se fait entre les éléments structuraux, parallèlement aux solives ou aux montants, tandis que la charpente, traditionnelle ou constituée de fermettes préfabriquées, est réalisée de manière à assurer une bonne répartition des charges sur l’ensemble des montants.

Si le système à ossature est aujourd’hui très répandu, c’est sans doute parce qu’il permet une liberté de formes et une souplesse quasi illimitées, qu’il peut être facilement préfabriqué en usine et offre une systématisation économique, un affranchissement par rapport aux conditions climatiques extérieures ainsi qu’une réduction des délais de construction.

Le bois massif

Issu de la technique traditionnelle de la cabane en rondins, le système bois massif consiste en un empilement horizontal de poutres profilées, emboîtées les unes dans les autres en leur extrémité. La quantité de bois utilisé est donc relativement importante. Les éléments sont en bois massif ou en bois lamellé-collé.

De plus en plus, les madriers sont assemblés par le biais de rainures et languettes sur leur longueur et de cornières métalliques au croisement des éléments. Ces systèmes d’assemblage plus récents sont préférés aux systèmes traditionnels par entailles diverses. L’imbrication des rondins ou madriers aux angles de la construction constitue un point faible de la structure : ils sont directement exposés aux intempéries. Les protéger par une toiture débordante conférerait au bâtiment un style très typé inadapté à l’architecture de nos régions.

Le système par empilement horizontal de madriers demande une attention très particulière pour les détails en raison du tassement inévitable des pièces de bois. Ce tassement est dû aux variations d’humidité, au séchage du bois et aux charges appliquées à la structure. Les variations dimensionnelles qui en résultent peuvent aisément être maîtrisées grâce à des précautions d’assemblage prises au cours du chantier (joints ajustables, fixation provisoire des éléments,…).

Pour contourner le phénomène de tassement, des systèmes de parois en bois massif dans lesquelles les poutres sont disposées verticalement ont été développés. Dans cette configuration, la charge du bâtiment s’applique dans le sens des fibres du bois (sens le plus résistant) et les modifications d’humidité n’entraînent pratiquement pas de mouvements dans la construction.

Les avantages du système bois massif sont sa facilité de mise en oeuvre, ce qui semble à première vue le rendre plus accessible aux personnes qui désirent effectuer en partie en auto-construction, la rapidité d’exécution et une ambiance intérieure chaleureuse donnée par la texture du bois massif souvent laissé visible.

L’épaisseur du mur massif varie en général entre 5,6 cm et 9 cm dans nos régions. Les parois peuvent être réalisées de diverses manières, offrant plusieurs possibilités d’aspect et de performances thermiques. Ainsi, elles peuvent être doublées d’un isolant complémentaire. Dans ce cas, les madriers porteurs seront placés à l’intérieur ou à l’extérieur de la paroi et serviront de finition soit intérieure soit extérieure. Outre les éléments porteurs en bois, les parois seront constituées d’un pare-vapeur, d’une isolation, d’une étanchéité et d’un parement (sur la face opposée aux madriers porteurs).

La stabilité de la construction est obtenue par la solidarisation des parois à angle droit, l’application d’un panneau de contreventement sur l’ossature du plancher et diverses fixations à intervalles réguliers des madriers entre eux.

La forte présence de la paroi réduit les possibilités de transformation et de suppression des parois tandis que la taille des baies est limitée, à moins de prévoir des détails constructifs permettant d’importantes ouvertures.

L’intégration des techniques spéciales (chauffage, plomberie, électricité, domotique, ventilation,…) dans les madriers requiert une étude préalable complète, respectueuse des règles d’entaillage et de perforation des éléments de structure afin d’éviter les saignées imprévues et inesthétiques. Chaque madrier sera numéroté et perforé en atelier pour faciliter l’assemblage des éléments sur le chantier.
Le choix du système de charpente est libre : chevrons, fermettes préfabriquées, charpente traditionnelle…

Le “poteaux – poutres”

Historiquement plus récente sur notre continent, cette troisième méthode consiste à monter une structure comparable à celles que l’on peut voir dans les bâtiments en béton en cours d’exécution. Le squelette poteauxpoutres présente un moins grand nombre de pièces de bois que le système ossature mais les dimensions de leur section sont par contre plus importantes.

Dans la plupart des cas, les éléments verticaux ou poteaux sont disposés à intervalles réguliers selon une trame et sont reliés entre eux par des éléments horizontaux ou poutres. La structure principale ainsi formée est communément appelée “structure primaire”. Ce système, dont l’exécution peut être rapide, consiste donc à créer une sorte de grande structure ouverte supportant les planchers et la toiture et à créer des parois de remplissage par la suite. Les parois possèdent leur propre structure et sont, soit insérées partiellement entre les poteaux, soit placées du côté extérieur ou du côté intérieur.

Ce type de construction offre une grande diversité architecturale : les possibilités de transformation sont illimitées. Outre l’adaptabilité des surfaces ainsi créées, l’avantage réside dans la possibilité d’exprimer architecturalement la dissociation de la structure, des parois et des planchers, en utilisant par exemple de très larges baies vitrées. Des portées importantes peuvent être atteintes, offrant de grands espaces dégagés.

Les poteaux peuvent s’élancer sur la hauteur d’un étage ou sur toute la hauteur du bâtiment. Les poteaux et poutres sont continus ou non, de section simple ou double. Ces différentes configurations permettent de multiples types d’assemblage.

La stabilité de la construction est obtenue par l’ancrage des poteaux aux fondations, par des assemblages et des dispositifs de contreventement (tirants en acier, poutres treillis ou parois elles-mêmes).

La découpe des arêtes ainsi que l’assemblage des poutres et poteaux doivent se faire de façon rigoureuse et soignée car la structure demeure souvent apparente. Ce système exige également des précautions dans le choix de la jonction avec les éléments de remplissage, pleins ou vitrés.
La manipulation des pièces de grandes dimensions nécessite souvent l’utilisation d’engins de levage.