Usage du bois en structure

Les éléments de structure en bois se présentent sous diverses formes, allant du bois rond (forme la plus simple, proche du tronc et de la branche) aux panneaux massifs à plis croisés (produit fini façonné en usine et prêt à poser).Au sein d'un même bâtiment, plusieurs types d'éléments de structure en bois peuvent bien entendu être utilisés. Dès lors on peut présenter notamment :(Lamellé-collé, Lamibois, Élément porteurs à lamelles orientées,

Poutres composites…) et autres. II.2.1 Lamellé-collé :

II.2.1.a. Présentation : « Le lamellé-collé ou bois lamellé (BLC) est un procédé de

fabrication consistant à coller des lamelles de bois, avec les fibres dans le même sens les unes sur les autres. Son intérêt est, d’une part la fabrication des pièces de grande dimension ou de forme particulière qui n’auraient pu être obtenues par utilisation du même matériau sanstrans formation, d’autre part, l’amélioration de la résistance mécanique par rapport à une pièce de bois massif (grâce au triage et à la purge des défauts). »¹².

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Le fuste est un système constructif ancestral, durable et écologique surtout quand les troncs viennent du terrain où l'on construit.

12[En ligne],http://www.arbonis.com/wp-content/uploads/2016/08/STRUCTURES-BOIS-LAMELLE-COLLE.pdf

« Le lamellé collé », matériau modulable par excellence, offre des possibilités infinies, aussi bien dans les formes, les portées, les architectures…(Voir Photo n° II.05)

II.2.1.b. Caractéristiques et dimensionnement :

 Caractéristiques mécaniques :

Le bois lamellé-collé ou BLC est Elément structurel obtenu par l’aboutage et le collage de lamelles de bois dont le fil est généralement parallèle. Contrairement à ce que l’on peut croire, le bois lamellé collé ne présente pas de caractéristiques mécaniques meilleures que le bois

massif. « Les caractéristiques mécaniques sont diminuées par la présence de défaut dans la section du bois. La probabilité d’avoir un défaut est plus faible dans une lamelle que dans une poutre en bois massif. »¹³La résistance mécanique du bois lamellé-collé doitêtre déterminée et déclarée sur la base d’essais ou de données géométriques (par exemple, dimensions et combinaison des lamelles) des propriétés importants de résistance à la flexion, à la compression, à la traction et au cisaillement.

 Constitution : Les poutres en bois lamellé-collé peuvent être composées soit de lamelles de bois massif de classes mécaniques identique (LC homogène) soit de lamelles de bois massif de classes mécaniques différentes (LC panaché).

 Formes et Dimensions les plus courantes : Les poutres peuvent être à inertie constante, ou à inertie variable (voir Fig. n° II.05 ; Fig. n° II.06 ci-dessous)

13BTS Scbh « Etude des systèmes constructifs : BLC » en ligne : http://artoisgc.free.fr/wpcontent/uploads/Le_Bois_Lamelle_COlle.pdf

Photo n° II.05 : Charpente en bois lamellé-collé. La photo représente une charpente construire en

Lamellé-collé (produit offrant des possibilités esthétiques remarquables)

Source : En ligne

[http://www.archiexpo.fr/prod/haring-engineering-ltd/product-69939-1190759.html]

Fig. n° II.05 :Poutres à inertie constante. Fig. n° II.06 : Poutres à inertie variable. La figure représente la forme des poutres à inertie constante

de la technique Lamellé-collé.

La figure représente la forme des poutres à inertie variable de la technique Lamellé-collé.

Source : Centre technique du bois et de l’ameublement « bois

lamelles colles », 2007

Source : Centre technique du bois et de l’ameublement « bois

Dimensions :

« Largeur : de 60 à 210 mm• Hauteur : de 100 jusqu’à 2000 mm• Longueur : jusqu’à 40.00m»¹⁴

En effet à partir de l’année 1900 ; « le lamellé-collé » a connu une forte expansion pour la réalisation de grandes surfaces commerciales, de bâtiments industriels, de piscines et de salles de sport. Mais ce matériau est concurrencé depuis quelques années par de nouveaux produits, particulièrement « Lamibois »(Parallam, Intrallam) très performant mécaniquement.

II.2.2 Lamibois : II.2.2.a. Présentation :

Éléments de structure apparue aux Etats-Unisen 1970. « Le lamibois » appelé aussi LVL

(Laminated Veener Lumber)est un produit couramment utilisé au même titre que le lamellé-collé. Ildésigne un matériau composé de placages minces de bois recollés à fil parallèle. Le Lamibois s’utilise suivant sa qualité en poutres, panneaux, dalles, poteaux. Ses usages sont nombreux et il remplace de manière opportune de fortes sections de bois lamellé collé ou de bois massif voire des poutres acier. (Voir Photo n° II.06)

II.2.2.b. Caractéristiques et dimensionnement :

 Caractéristiques mécaniques :La technologie de fabrication confère au Lamibois des propriétés de résistance à la flexion, à la traction et à la compressionélevées et proches les unes des autres, ce qui permet un dimensionnement optimal des structures. En effet, Le Lamibois est une alternative dans le domaine constructif demandant de grandes

portées et une résistance mécanique extrême.

 Constitution :Matériau à vocation essentiellement structurelle : on l’utilise soit sur chant, directement comme poutre à section rectangulaire pour franchir de très grandes portées, car il possède une résistance transversale supérieure au lamellé collé, soit comme un panneau autoporteur à plat, en support de couverture ou en plancher.

 Usages et Dimensions les plus courantes : cet élément de structure peut être utilisé en : « Lamibois parallèle : poutres porteuses, pannes, chevrons, aménagements de combles, renfort d’entrait de fermette, arbalétrier, solution de coffrage, portiquespour bâtiments

14CTBA (Centre Technique du Bois et de L’ameublement)

Photo n° II.06 :Salle des fêtes à Garancières (78), 1993

La photo représente la structure d’une salle qui est construite avec la technique Lamibois. Source

:[Enligne]http://www.bonnemaison.eu/portfolio-items/salle-des-fetes-garancieres

degrande portée.Lamibois perpendiculaire : planches de rives, poteaux, muralières de plancher. »¹⁵

Dimensions :

«• Epaisseur : 25 à 75 mm • Largeur : 1.80 m ou plus • Longueur : 18.00 m ou plus »¹⁶

II.2.3 Élément porteurs à lamelles orientées : II.2.3.a. Présentation :

D’autres éléments de structure à base de bois reconstitué, mis au point aux Etats-Unis et déjà utilisés dans d’autres pays européens ; Il s’agit du « panneau à lamelles ou à copeaux

orientés » se traduit en anglais par « Oriented Strand Board » (OSB). Ce dernier est

composé de fines lamelles de bois orientées, le Parallam et l’Intrallam.

Le Parallam est le plus résistant des matériaux dérivés du bois. Fabriqué en grandes sections, il est destiné à des emplois en structures : poteaux ou poutres. Disponible dans des épaisseurs de 32 à 60 mm, alors quel’Intrallam peut être utilisé en plaque porteuse ou pour des poutres de petites sections. Ces produits font l’objet d’une démarche qualité du CTBA.

II.2.3.b. Avantages :

Comme ceux du lamibois, les avantages de l’Intrallam et du Parallam résultent de la combinaison des qualités du bois massif et de l’homogénéisation apportée par le processus de fabrication, on note :

• Résistance mécanique élevée au cisaillement et aux sollicitations transversales et bonnes caractéristiques en flexion ;

• Disponibilité dans des dimensions standard ou des sections débitées à la demande ; • Facilité de mise en œuvre avec les outils et les procédés d’assemblage traditionnels du

charpentier ;

• Stabilité aux variations de température et d’humidité.

II. 2.4 Poutres composites :

Aux côtés du Lamellé-collé et du Lami-bois, on trouve aussi sur le marché des poutres composites, triangulées ou à âme pleine, réalisées entièrement en bois ou associant bois et métal.

II. 2.4.a. Poutres triangulées bois/métal :

Les poutres triangulées bois-métal sont bien adaptées aux portées de 5 à 10 m. Grâce à leur facilité de mise en œuvre et à leur prix peu élevé, elles représentent une solution économique pour les planchers et les toitures de petits bâtiments agricoles ou industriels.

15En ligne : http://www.comptoirdesbois.fr/les-bois-de-construction-lamibois/ 16CTBA (Centre Technique du Bois et de L’ameublement)

L’avantage principal de ces poutres est leur légèreté (2 à 12 kg/ml, selon la section)¹⁷. Les vides laissés entre les diagonales permettent le passage des gaines techniques et évite découpes, perçages ou sous-plafonds(voir Photo n° II.07). L’inconvénient majeur des poutres-treillis bois/métal est leur mauvaise résistance au feu, que l’on peut améliorer en protégeant la structure avec des plaques de plâtre.

II. 2.4.b. Poutres en bois à âme pleine métallique :

Élément composite à section constante constituée de deux membrures en bois traité et d'une âme en acier galvanisé traité. Légère (3 à 10 kg/ml), et peut franchir des portées de 15 m et plus, avec possibilité de réglage de la contreflèche dès la fabrication. Dans certains emplois, elle peut offrir un bon rapport entre prix et performances. Les poutres à âme mince métallique peuvent être utilisées comme pannes de toiture, solives de plancher, chevrons,

poutrelles de coffrage(voir Photo n° II.08).En usine, l’âme en acier peut être éventuellement laquée.

II. 2.4.c. Poutres triangulées bois/bois :

Les poutres-treillis bois/bois sont souvent employées comme éléments secondaires avec des portées variant de 8 à 14 m, qui dépassent les limites du bois massif. Ces poutrelles peuvent être intéressantes pour des maisons à ossature bois à haute performance énergétique.Ces poutres légères triangulées sont assez fréquemment employées en Suisse et en Allemagne.Il existe différents types de

17 CTBA (Centre Technique du Bois et de L’ameublement)

Photo n° II.07 : Poutres triangulées bois/métal La photo représente des poutres constituéesen bois

et triangulées en métal. Source :En ligne [http://forum.hardware.fr]

Photo. n° II.09 :Poutres triangulées bois/bois. La photo représente des poutres triangulées

uniquement en bois. Source :En ligne [http://www.ecologie-pratique.org/forum]

Photo n° II.08 :Poutres à âme pleine métallique. La photo représente des poutres constituées en bois

et à âme pleine métallique. Source : En ligne [http://www.nailweb.fr/]

produitsavec des variantes dans la composition et les assemblages. (voir Photo. n° II.09)

II. 2.4.d. Poutres à âme mince en bois :

Ce sont des poutres dont l’âme est constituée d’un panneau mince dérivé du bois, collé ou cloué à deux membrures en bois massif ou en bois reconstitué. La poutre peut être simple (en T). Double ou à caisson. Ces poutres sont

légères et fiables ; leur rectitude est garantie par la nature de l’âme et la petite section. Le faible taux d’humidité élimine les risques de variation dimensionnelle des composants en service et donc les problèmes liés au retrait : fentes et gauchissement.

Parmi les utilisations privilégiées de ces poutres à âme mince, on relève :La réalisation de planchers de grande longueur.(Voir Photo.

n° II.10).