Construction / solutions constructives

Systèmes constructifs

Le bois offre cinq grands principes constructifs, ayant chacun leurs avantages pour s’adapter au mieux à tous types de projets.
Aujourd’hui les constructeurs disposent d’une vaste gamme de matériaux composites et lamellé-collé de haute performance en résistance comme en portée : lamellé-collé, contre-collé, lamibois, bois lamellisé, poutre en I, bois massif reconstitué, panneaux sandwichs, bois composites, panneaux bois-ciment…
Quel que soit l’ouvrage à réaliser (ponts, bâtiments publics, logements collectifs ou individuels…), il est désormais possible de remplacer l’acier et le béton, des matériaux très consommateurs en énergies fossiles, par des matériaux bois aux qualités écologiques reconnues.
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Ossature légère

Il s’agit du système constructif le plus répandu, il a de nombreux avantages :

  • Bonne adaptation à tout milieu et toute typologie d’ouvrage
  • Grande flexibilité constructive
  • Fabrication sur site ou industrialisée
  • Bonne performance en matière d’isolation thermique
  • Modes d’expression architecturale très différenciés
  • Prix compétitifs

Principe de construction
Les murs à ossature légère en bois sont des parois dont les fonctions porteuses sont assurées par des éléments en bois de faible section.
L’ossature murale est constituée principalement de poteaux (éléments verticaux) compris entre une lisse et une sablière (éléments horizontaux). Les assemblages se font le plus souvent par clous.
Il existe deux genres d’ossatures murales en bois :

  • l’ossature à claire voie (baloon frame) : les poteaux sont continus sur au moins deux niveaux.
  • l’ossature à plate-forme (plateform frame) : les poteaux sont interrompus à chaque étage.

Le contreventement de la structure est généralement assuré par des panneaux dérivés du bois. Ceux-ci participent également à l’étanchéité à l’air de la construction.
Sur cette structure est mise en place du côté extérieur une étanchéité à l’eau et un parement extérieur (souvent avec une lame d’air ventilée), et du côté intérieur une étanchéité à la vapeur et un parement intérieur de finition.
Entre les montants de la structure est incorporée une isolation (thermique et acoustique).

Poteaux-poutres

C’est un principe constructif moins répandu car sa mise en oeuvre est particulière, ses principales caractéristiques sont :

  • Grande importance des détails constructifs
  • Ingénierie et production très qualifiées
  • Grandes potentialités formelles et lumineuses
  • Expression architecturale typée (rationalisme structurel)
  • Prix plus élevés que l’ossature bois

Principes
Le système poteaux et poutres forme un système modulaire tridimensionnel qui peut généralement se développer aussi bien horizontalement que verticalement.
Les planchers et la toiture sont supportés par des poutres elles-mêmes supportées par des poteaux. Ce sont les poteaux qui transfèrent finalement l’ensemble des charges au système de fondations.

Le squelette formé par les poteaux et les poutres peut être laissé apparent et générer ainsi une structure visible à l’intérieur de laquelle viennent s’insérer des parois pleines, des fenêtres et des portes.

Madriers

Ce type de système constructif est essentiellement limité à l’habitat diffus non urbain, il s’agit d’une technique ancienne, qui séduit toujours. Ses caractéristiques sont les suivantes :

  • Préfabrication et montage sur site
  • Bon optimum d’ambiances thermiques (isolation, inertie), acoustiques et phoniques
  • Potentialités formelles limitées
  • Expression architecturale typée (régionalisme « du froid »)
  • Prix plus élevés que l’ossature bois

Principes
Dans la construction par empilage, les madriers assurent les fonctions statiques et la délimitation des espaces. Ils participent également au confort thermique et acoustique.
La définition des espaces, tant du point de vue formel que dimensionnel, est fortement contraint par la longueur des bois et les modes d’assemblage.
La rigidité des constructions par empilage est assurée par l’ensemble des murs porteurs. Elle repose sur le poids des éléments et les assemblages par entaille.
La massivité du bois ainsi que ses caractéristiques thermo-hygrométriques permettent aux murs en madriers d’apporter une bonne réponse au confort thermique d’été. En région froide, afin d’améliorer l’isolation thermique, les murs en madriers sont généralement doublés d’une contre-cloison isolante.

Colombage

Ce principe constructif est aujourd’hui limité à la réhabilitation. Mais dans l’histoire il a été un mode constructif courant dans les villes marchandes. Quelques exemples ont traversé le temps, dont la vieille ville de Rouen. Ses atouts aujourd’hui en réhabilitation sont :

  • Bonne flexibilité constructive
  • Expression architecturale typée (régionalisme)

Principes
La technique du Colombage, également appelée système à Pans de Bois, repose sur un système de fixation des bois horizontaux et verticaux. Les assemblages des différentes pièces de la bâtisse se font à tenons et mortaises et les bois sont chevillés les uns aux autres.
Chaque réalisation comporte deux éléments principaux : l’ossature en bois, faite de sablières hautes et basses, de poteaux de décharges et de tournisses ; et le colombage lui-même, qui forme les murs. Le colombage fait office de remplissage et de raidisseur. Le remplissage ou le hourdage des parois se fait à l’aide de torchis ou de briques crues, selon les désirs du propriétaire.

Panneaux de bois massif

Technique plus récentes que les autres, qui bénéficient des avancées technologiques offertent par la recherche. Encore récente en France, à l’étranger et en particulier en Allemagne et Autriche cette technique à fait ses preuves.
Principes
Les bois massifs reconstitués sont des éléments linéaires reconstitués par collage de lames de bois massif de forte épaisseur. Ces panneaux sont préfabriqués en atelier à l’aide de machines à commandes numériques qui permettent de tailler des pièces pouvant aller jusqu’à 16,5 m de longueur et 2,95 m de hauteur.
Elle permet une isolation phonique et thermique de qualité, et permet entre autres, de réaliser des maisons plus « compact », qui peuvent répondre au standard de maison passive.

Charpentes

La charpente d’une réalisation sert à soutenir la toiture.

Charpente traditionnelle

Elle est constituée principalement d’éléments en bois massif et assemblée soit par profils complémentaires (embrèvements, tenons-mortaises, enfourchements…) soit par moisement et tiges métalliques (pointes, boulons) ou organes spéciaux (crampons, anneaux). La charpente traditionnelle est utilisée dans la rénovation, les hangars agricoles ou bien encore pour obtenir de grands volumes sous les toits.

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Principes

La charpente dite traditionnelle est constituée de fermes, de pannes et de chevrons. Une ferme est composée par l’assemblage de plusieurs pièces de bois massif. Les arbalétriers, l’entrait et le poinçon forment le réseau principal tandis que les contre-fiches, les jambes de force, les diagonales et les potelets forment le réseau secondaire d’une ferme.
Les assemblages des parties constitutives de la ferme se font par embrèvement, par boulon ou par clouage.
Chaque ferme reporte une charge concentrée importante sur les infrastructures qu’il est nécessaire de prévoir. La ferme traditionnelle est une solution appréciable lorsque la charpente comporte d’importantes pénétrations (cheminées, cages d’escalier au niveau du plancher, lucarnes) ou des raccords (noues, arêtiers…).
Du fait de l’utilisation de fortes sections, la ferme offre une bonne tenue au feu. Elle peut donc s’exposer et participer à la qualification de l’espace. On cherche à écarter les fermes au maximum sans le faire au détriment des pannes et des solives (en cas de plancher) qu’elles supportent.
La ferme traditionnelle étant placée dans un plan vertical, elle doit être contreventée lors de sa mise en œuvre. On utilise pour cela des liens disposés dans le plan du faîtage.

Matériaux

Qualité
Les fermes et les pannes sont le plus souvent fabriquées à partir des résineux suivants : épicéa, sapin, douglas, pin maritime, pin sylvestre.
Leur forte épaisseur n’oblige pas à utiliser des bois présentant de très grandes caractéristiques mécaniques sauf pour les très grandes portées. Lorsqu’ils sont cachés, les bois n’offrent pas de contraintes visuelles. Par contre les charpentes apparentes doivent faire l’objet d’un plus grand soin d’aspect.

Humidité
Mis en œuvre dans une ambiance non chauffée, les bois doivent avoir un taux d’humidité voisin de 15% sans excéder 22%. Si les fermes doivent être apparentes dans un local chauffé, le taux d’humidité ne devra pas dépasser 12%.

Risques biologiques
Abritées et ventilées, les fermes ne présentent pas d’autres risques biologiques que ceux qui sont liés aux insectes. Les bois doivent présenter une durabilité naturelle ou conférée correspondant à la classe de risque 2, le transport, le stockage ou le chantier pouvant présenter un risque d’humidification.
Attention :
Les pannes mises en œuvre avec une sous-toiture mal ventilée peuvent être exposées à des risques de condensation (classe de risque 3);
Les bois noyés en maçonnerie et destinés à recevoir les fixations de fermes ou les extrémités d’entraits encastrées dans des murs maçonnés sont beaucoup plus sujets à dégradation.

Différents types de fermes

Il existe plusieurs types de fermes caractérisées par leur triangulation. Différents critères interviennent dans le choix des fermes : utilisation du comble, portée, débord de toiture, pente de toit, poids de la couverture, poids des plafonds.

Ferme latine

Comme son nom l’indique, la ferme latine a été inventée par les romains. Elle est formée de triangles qui ont pour but d’éviter les moments de flexion. Le système le plus simple est constitué d’arbalétriers et de contre-fiches massives, d’un entrait pouvant être moisé et d’un poinçon souvent de section carrée pour recevoir les contre-fiches dans une direction et les liens de contreventement dans une direction perpendiculaire.
La ferme constituée d’un poinçon avec contre-fiche ne permet guère de dépasser 8 m de portée. On peut augmenter la portée en renforçant le réseau secondaire par ajout de montants et de diagonales moisées qui soulagent l’entrait.

 

 

Ferme à entrait retroussé

Ce type de ferme s’utilise pour les combles habitables. L’entrait est retroussé à la hauteur des volumes que l’on veut utiliser. Elle comporte des jambes de force destinées à soulager la partie inférieure des arbalétriers. Elle peut comporter des liens en partie supérieure situés au droit des pannes.
Fortement hyperstatique, ce type de fermes ne nécessite pas de pièces de bois de sections importantes. La portée des fermes à entrait retroussé se situe entre 10 et 12 m.

Attention : La réaction en pied de la jambe de force est variable selon l’inclinaison. Elle peut conduire à des poussées horizontales. Le maintien des pieds d’arbalétriers doit alors être assuré par un tirant en acier posé au niveau du plancher.

 

Ferme sur blochet

Les fermes sur blochet s’apparentent aux fermes à entrait retroussé à la différence que le pied de l’arbalétrier n’exerce aucune poussée sur les murs. Il s’agit d’une ferme à deux articulations qui fonctionne à la manière d’une ferme sur poteau dont la flexion de l’arbalétrier est reprise par les blochets. La portée de ce type de ferme ne dépasse que rarement 12 m. On notera que le pied de l’arbalétrier peut ne pas être en appui sur le mur.

 

 

Ferme à la Palladio

C’est une ferme pour comble ne venant pas prendre appui sur un plancher. L’entrait fait fonction d’élément porteur de plancher. Les suspentes latérales ne servent qu’à soulager l’entrait afin qu’il ne se déforme pas sous son poids-propre et à reprendre les contre-fiches qui soulagent les arbalétriers. La portée peut atteindre 16 à 18 m.

 

 

 

Ferme à la Mansart

Elle offre un maximum de volume pour la réalisation d’un comble habitable. Elle fonctionne à la manière d’un portique. La principale difficulté consiste à assurer la stabilité des fermes dans leurs plans sans réduire le dégagement intérieur.
Une première solution consiste à utiliser des contre-fiches qui reçoivent en outre la réaction d’appui des arbalétriers. Cette solution nécessite de fortes sections et les différentes pièces sont situées dans un même plan. Les portées courantes ne dépassent pas 8 m.
Une autre solution consiste à utiliser une ferme triangulée et des poteaux moisés.
La stabilité est assurée dans le plan des entraits par un contreventement qui reporte les efforts au droit des pignons. La portée peut alors atteindre 12 m.

 

Contreventement

Le contreventement longitudinal est assuré par des liens placés entre les fermes dans le plan des poinçons. Les liens d’une section courante de 7,5 x 11 cm sont fixés par tenons et mortaises ou par simple clouage entre les poinçons et la panne faîtière. Leur inclinaison est proche de 45 °.
Lorsque les pignons ne sont pas auto-stables, il est nécessaire de prévoir des contreventements rampants dans les travées de rives clouées à leur intersection avec les pannes et fixées aux fermes.
voir schéma 6 ci-contre.

Normes et DTU

DTU 31.1 : Charpente et escaliers en bois
DTU 31.2 : Construction des maisons et bâtiments à ossature en bois
DTU règles CB 71 : Règles de calcul et de conception des charpentes en bois
DTU BF 88 : Règles bois feu 88

Charpente industrialisée ou à fermettes

Les charpentes de ce type sont constituées de planches en bois ou en dérivés, assemblées entre elles par l’intermédiaire de plaques métalliques (connecteurs) assemblées à la presse. Très économiques, les fermettes sont très utilisées dans les constructions neuves. Cependant, ce type de charpente n’est pas toujours adapté pour les combles habitables.

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Principes

Les fermes industrialisées encore appelées fermettes sont constituées par des éléments triangulés en bois de faibles sections (épaisseurs minimum 36 mm jusqu’à 15 m et 46 mm au-delà). Les assemblages sont réalisés par des goussets en contre-plaqué (CTB.X) ou plus généralement par des connecteurs en acier galvanisé. Par leurs principes constructifs, elles s’inscrivent dans une logique de fabrication industrielle.
Les fermettes constituent des éléments de charpente légère et capable de franchir des portées jusqu’à 20 mètres. Grâce à ces qualités, elles permettent d’utiliser des parois intérieures non porteuses et offrent une grande flexibilité dans la conception des espaces intérieurs.
Ce type de ferme, très économique, peut épouser pratiquement toutes les formes -y compris les courbes- et peut être utilement conçu comme des poutres de grand élancement. Au contraire des systèmes traditionnels elles fonctionnent dans une logique de charges distribuées. Elles sont espacées généralement de 60 cm. L’écart peut être porté jusqu’à 1,20 m. Elles prennent appui soit sur des murs soit sur des poutres.
Elles reçoivent directement le support de couverture ou la couverture économisant de ce fait les pannes et chevrons. Un plafond vient se fixer sous les entraits lorsque les combles ne sont pas utilisables. Mais le plafond peut également venir se fixer aux niveaux des arbalétriers lorsque le volume de la fermette doit être utilisé ou participer visuellement à un volume intérieur. Le choix d’un plafond et sa position déterminent largement la tenue au feu de la charpente.
Les fermettes se prêtent bien à la mise en place d’isolants ainsi qu’au passage des gaines (électricité, ventilation…).

Matériaux

Qualité
Les fermes industrialisées sont le plus souvent fabriquées à partir des résineux que sont l’épicéa et le sapin. Leur faible épaisseur conduit à utiliser des bois présentant de bonnes caractéristiques mécaniques. Cachés, les bois n’offrent pas de contraintes visuelles.

Humidité
Mis en œuvre dans une ambiance non chauffée, les bois doivent avoir un taux d’humidité voisin de 18 % sans excéder 22 %.

Risques biologiques
Abritées et ventilées, les fermes ne présentent pas d’autres risques biologiques que ceux liés aux insectes. Les bois doivent présenter une durabilité naturelle ou conférée correspondant à la classe de risque 2. Par contre, les bois noyés en maçonnerie et destinés à recevoir les fixations de fermes sont beaucoup plus sujets à dégradation. Le choix de l’essence ou du traitement doit correspondre à la classe de risque 4.

Différents types de fermes industrialisées

Il existe plusieurs types de fermettes caractérisées par leur triangulation.
Différents critères interviennent dans le choix des fermes : utilisation du comble, portée, débord de toiture, pente de toit, poids de la couverture, poids des plafonds.

Fermes pour combles non aménageables

La ferme en W représente le type le plus courant La ferme en double W convient aux grandes portées et aux charges importantes La ferme en M convient aux plafonds lourds et aux couvertures légères La ferme en Éventail convient aux plafonds légers et aux couvertures lourdes

 

Fermes pour combles aménageables

La ferme à entrait porteur de plancher représente le système le plus économique pour la réalisation de combles habitables La ferme de combles habitables en A est en appui sur un plancher qu’elle soumet à une légère traction. Elle nécessite des appuis bloqués La ferme à la Mansart fonctionne comme un système composé d’éléments porteurs triangulés recevant une ferme en W Les fermes boiteuses pour chiens-assis exercent une poussée horizontale sur le mur d’appui. Une poutre de reprise de poussée est généralement nécessaire

 

 

Contreventement

Bien qu’assurés par des éléments de même nature, les dispositifs de contreventement répondent à des exigences très différentes liées à la poussée du vent sur les pignons.
Le contreventement est le plus souvent assuré par des pièces de bois clouées (deux clous minimum) à plat sur la rive des diagonales composant les fermes.
Ce treillis de diagonales de contreventement est complété par des lisses filantes disposées sur les entraits près des nœuds d’assemblage.
Attention : le système de contreventement ne peut généralement pas remplacer le dispositif d’antiflambement : lorsque diagonales de contreventement lisses filantes et pièces d’antiflambement doivent être fixées au même endroit, la priorité doit être donnée au dispositif d’antiflambement (désaxement des pièces secondaires).
voir schéma ci-contre.

Normes et DTU

DTU 31.1 : Charpente et escaliers en bois
DTU 31.2 : Construction des maisons et bâtiments à ossature en bois
DTU 31.3 : Charpentes en bois assemblées par connecteurs métalliques ou goussets
DTU règles CB 71 : Règles de calcul et de conception des charpentes en bois
DTU BF 88 : Règles bois feu 88
FNIBB : La charpente industrialisée en bois.

Charpente à chevrons

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Principes

Les charpentes-chevrons sont constituées de manière principale par des chevrons de grand élancement (46 mm x 200 mm par exemple) assemblés par clouage.
Les assemblages sont réalisés directement sur des pannes faîtières et sablières ou entre chevrons et entraits par des goussets en contre-plaqué (CTB.X ou OSB).
Ce type de structure économique, constitue une charpente légère relativement limitée dans sa portée (8 à 10 m pour un système double pente).
Comme pour les fermettes, les charpentes-chevrons fonctionnent dans une logique de charges distribuées. Elles sont espacées généralement de 40 ou de 60 cm.
Constructivement, les pièces de bois étant très élancées, une grande attention doit être portée aux problèmes de déversement, de flambement et de contreventement.
Les charpentes-chevrons se prêtent bien à la mise en place d’une isolation thermique en forte épaisseur.

Matériaux

Qualité
Les charpentes-chevrons sont le plus souvent fabriquées à partir des résineux suivants : épicéa, sapin, douglas, pin sylvestre.
Leur faible épaisseur conduit à utiliser des bois présentant de bonnes caractéristiques mécaniques sans contraintes visuelles.
(Classement structure : C22 – Classement d’aspect : choix 2).

Humidité
Mis en œuvre dans une ambiance non chauffée (cas des combles non aménagés), les bois doivent avoir un taux d’humidité voisin de 18 % sans excéder 22 %. Lorsque les chevrons constituent la structure d’une enveloppe d’un local chauffé (cas des combles aménagés), le taux d’humidité du bois doit être voisin de 15% sans dépasser 20%.

Risque
Abritées et ventilées, les chevrons-fermes ne présentent pas d’autres risques biologiques que ceux liés aux insectes. Les bois doivent présenter une durabilité naturelle ou conférée correspondant à la classe de risque 2 si le transport, le stockage ou le chantier présentent un risque d’humidification.

Différents types de charpentes-chevrons

Il existe trois grandes familles de charpentes-chevrons.
Les critères intervenant dans le choix des chevrons sont les suivants : utilisation du comble, portée, débord de toiture, pente de toit, poids de la couverture, poids des plafonds.

Chevrons arbalétriers
C’est le système le plus simple. Les chevrons sont habituellement fixés en tête contre une planche faîtière ou sur une panne faîtière, et, en pied, sur une sablière de mur ou une lisse fixée au-dessus des solives de plancher.
Afin de reprendre la poussée inférieure des chevrons, ceux-ci sont engravés.
Les chevrons sont habituellement placés en opposition l’un de l’autre. Ils peuvent cependant être décalés de leur propre épaisseur, au faîte, afin de faciliter leur fixation entre eux ou aux solives de plancher assemblées par recouvrement.

Les chevrons arbalétriers forment un dispositif intéressant pour la conception de locaux avec rampants de toiture.

Voir schémas ci-dessous.

Lorsque la portée des chevrons est trop importante, on peut introduire des dispositifs de renfort dans la charpente comme des entraits retroussés, des murs de décharge ou des contre-fiches. Le système s’apparente alors à une charpente par fermette.
Afin de reprendre les charges de la toiture, les entraits retroussés doivent être situés entre le premier et le troisième tiers de la longueur des chevrons (généralement au milieu des chevrons)
Les chevrons formant ferme sont le plus souvent en appuis sur un plancher qu’ils soumettent à une légère traction. Ils nécessitent des appuis bloqués pour limiter la flexion des chevrons.
Voir schémas ci-dessous.

Fermes Delta
Ces fermes ont été développées pour répondre à la demande d’usage des combles. Elles consistent à assembler deux chevrons formant arbalétrier et une solive formant entrait. Compte tenu des contraintes de flexion importantes sur les chevrons, ceux-ci doivent avoir une hauteur conséquente. Ils sont souvent composés de profils en bois reconstitué.
Voir schémas ci-dessous.

Lorsque la portée des chevrons est trop importante, on peut introduire des dispositifs de renfort dans la charpente comme des entraits retroussés, des murs de décharge ou des contre-fiches. Le système s’apparente alors à une charpente par fermette.
Afin de reprendre les charges de la toiture, les entraits retroussés doivent être situés entre le premier et le troisième tiers de la longueur des chevrons (généralement au milieu des chevrons)
Les chevrons formant ferme sont le plus souvent en appuis sur un plancher qu’ils soumettent à une légère traction. Ils nécessitent des appuis bloqués pour limiter la flexion des chevrons.
Voir schémas ci-dessous.

Fermes Delta
Ces fermes ont été développées pour répondre à la demande d’usage des combles. Elles consistent à assembler deux chevrons formant arbalétrier et une solive formant entrait. Compte tenu des contraintes de flexion importantes sur les chevrons, ceux-ci doivent avoir une hauteur conséquente. Ils sont souvent composés de profils en bois reconstitué.
Voir schémas ci-dessous.

Contreventement

Le contreventement peut être assuré par des feuillards métalliques disposés en croix de Saint André et cloués à plat sur les chevrons. L’utilisation de panneaux (contre-plaqué CTB-X, OSB, particules CTB-H…) est également courante.

Normes et DTU

DTU 31.1 : Charpente et escaliers en bois
DTU 31.2 : Construction des maisons et bâtiments à ossature en bois
DTU 31.3 : Charpentes en bois assemblées par connecteurs métalliques ou goussets
DTU règles CB 71 : Règles de calcul et de conception des charpentes en bois
DTU BF 88 : Règles bois feu 88

Plancher et Dalle bois

Il existe différents types de planchers. les deux principaux sont :

Plancher réalisé par solivage

Les planchers par solivage comprennent généralement une ossature composée de poutres, de solives, et de chevêtres en bois, une aire supérieure ou platelage, une aire inférieure (le plafond de l’étage inférieur) et éventuellement des matériaux d’isolation thermique et acoustique. Les sections courantes des solives en bois massif conduisent les planchers par solivage à de faibles portées.

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Principes

Les planchers par solivage comprennent généralement une ossature composée de poutres, de solives, et de chevêtres en bois, une aire supérieure ou platelage, une aire inférieure (le plafond de l’étage inférieur) et éventuellement des matériaux d’isolation thermique et acoustique. Les sections courantes des solives en bois massif conduisent les planchers par solivage à de faibles portées.
La flexion est un facteur de contrôle critique qui prend en compte des aspects visuels, de confort et d’inconvénients d’une flèche et /ou de vibrations excessives sur les matériaux de plancher ou de plafond. La flèche est généralement limitée au 1/40° de la portée. Les planchers par solivage présentent une relative élasticité.
Le système des solives est déformable dans un plan horizontal. En apportant une aire supérieure non déformable (panneaux de contreplaqué, panneaux de particules …), le plancher forme un diaphragme et participe au contreventement des murs. La possibilité d’insérer dans les vides entre solives des isolants thermiques fait que les planchers par solivage sont une bonne réponse en termes d’isolation pour les planchers bas et les planchers supports de toiture-terrasse.

Afin d’améliorer l’isolation phonique, les planchers peuvent recevoir en partie supérieure des couches complémentaires (panneaux en bois, plaques de plâtre pour sol, chapes en béton, couches résilientes…) formant un plancher flottant. On peut aisément réaliser des porte-à-faux dans le sens de la portée des planches.
Les planchers par solivage peuvent être associés à des dalles en béton pour former des planchers mixtes souvent utiles en réhabilitation.

 

Matériaux

Qualité

Pendant longtemps, le chêne, mais aussi le châtaignier furent des bois recherchés pour la réalisation des solives. Aujourd’hui, les essences de bois les plus utilisées pour leur bon rapport résistance-poids sont les résineux (sapin, épicéa, douglas, pins).
Le bois massif représente la solution commune pour les portées inférieures à 5 m. On peut utiliser au-delà du bois lamellé-collé ou des solives en bois reconstitué.
Les bois en faible épaisseur devront être particulièrement résistants (classement structure : C22), mais on peut utiliser des bois de moindre qualité (C18) en plus forte section.
On utilise également de plus en plus des poutres en I composées d’une âme en panneau (contreplaqué, fibres …) ou en tôle et d’ailes de résineux ou en bois lamellisé qui présentent une grande légèreté.

Humidité

Mis en œuvre dans une ambiance chauffée, les bois doivent avoir un taux d’humidité voisin de 15% sans excéder 18 %.

Risques biologiques

Les planchers n’offrent qu’un risque accidentel de présence d’eau. Les bois doivent présenter une durabilité naturelle ou conférée correspondant à la classe de risque 2.
Par contre, les solives dont l’extrémité est noyée dans la maçonnerie sont beaucoup plus sujettes à dégradation. Le choix de l’essence ou du traitement doit correspondre à la classe de risque 4.

Platelage

Sur les solives vient se fixer par clouage, agrafage, vissage ou collage, un platelage. Ce support assure la répartition des charges sur les solives et peut contribuer au contreventement des parois verticales.
Le choix d’un platelage dépend des charges à répartir et donc de l’entraxe des solives, du prix mais aussi du revêtement de sol et de ses exigences (planéité, stabilité, étanchéité…).
Les supports les plus employés sont :

  • le bois massif (planches ou lames bouvetées),
  • les panneaux de contreplaqué (CTB X),
  • les panneaux de particules (CTB H),
  • les panneaux de particules orientées (OSB).

Planches

Les planches doivent être placées de telle sorte que les joints d’extrémité se présentent sur le dessus des solives. Ces joints sont habituellement décalés et répartis sur toute la surface du plancher. Les planches posées perpendiculairement aux solives ne participent pas au contreventement.
Pour assurer le contreventement, les planches doivent être posées en diagonale à un angle voisin de 45°. La largeur des planches doit être inférieure à 200 mm.
On fixe les planches d’une largeur inférieure à 150 mm par 2 clous à chaque appui et 3 clous si leur largeur est supérieure.
L’utilisation de planches de choix 3A (fonction de coffrage) permet de réaliser économiquement un platelage très performant.

Panneaux

Les panneaux assurent le contreventement horizontal des constructions. Ils sont orientés de telle sorte que leur longueur soit perpendiculaire au solivage.
Ils doivent reposer au moins sur trois appuis. Si les rives des panneaux ne sont pas rainurées, les joints latéraux doivent être appuyés sur des bois de 40×40 mm ajustés entre les solives. Les joints d’extrémités doivent poser sur les solives et être décalés “ à coupe de pierre”. La largeur d’appui minimum est de 20 mm.

Les panneaux sont cloués le long des rives au moins tous les 15 cm et 30 cm sur les appuis intermédiaires.
On utilisera des pointes torsadées d’une longueur supérieure à 3,5 fois l’épaisseur du panneau ou de préférence des vis fraisées de longueur supérieure à 2,5 fois l’épaisseur.

Isolation

Isolation thermique

L’isolation thermique se règle ordinairement par la mise en place d’un isolant en fibres ou en flocons entre les solives.

L’épaisseur dépend de la performance recherchée. Pour les planchers sur vide sanitaire, l’isolant devra être non hydrophile.
Lorsque le plancher est séparatif avec une zone froide (plancher sur vide sanitaire, plancher support de toiture-terrasse), il est indispensable de mettre en place un pare-vapeur sur la face chaude du plancher.
Le pare-vapeur est placé entre les solives et le plancher quand ce dernier supporte directement le revêtement de sol. Il est placé sur le panneau si celui-ci est destiné à recevoir un plancher flottant.

Isolation acoustique

L’affaiblissement acoustique aux bruits aériens des planchers par solivage est fondé sur le principe masse-ressort-masse. Un isolant en fibres est généralement placé entre les solives ou déroulé en continu sur une plaque de plâtre formant plafond. La masse est apportée par les panneaux supports de revêtement de sol et par un plafond suspendu.
L’expérience montre qu’on peut améliorer l’isolation acoustique des plafonds suspendus :

  • en utilisant des fourrures métalliques maintenues par des suspentes résilientes (caoutchouc, néoprène),
  • en fixant le plafond sur des ossatures longues portant de mur à mur.

Il peut être nécessaire d’apporter un complément de masse par des matériaux lourds disposés sur le plancher. Les solutions sèches sont à privilégier pour faciliter la mise en œuvre. Les matériaux d’alourdissement les plus employés sont :

  • les pavés et dalles en béton,
  • les briques en terre crue ou cuite,
  • les chapes en béton.

Les formes en sable sont à déconseiller (fuites en cas de percement ultérieur, risques de ripage sous charges ponctuelles).
L’isolement aux bruits d’impact est assuré par la réalisation de planchers flottants. On interpose entre le support de revêtement de sol et l’aire supérieure du plancher un matériau amortisseur.
Les matériaux résilients les plus employés sont :

  • des panneaux en fibres de bois, de lin ou de chanvre,
  • des dalles en liège,
  • des isolants minéraux résistant à la compression (fibres de verre, fibres de roche),
  • des feutres et panneaux résilients en mousses ou fibres de synthèse,
  • des formes en vermiculite bitumée.

 

Autres planchers par solivage

Les fabricants proposent aujourd’hui des composants à solivage formant caissons de plancher et permettant de franchir des portées plus importantes.

Panneaux porteurs en V

Ces panneaux sont constitués de nervures en caisson triangulaire avec âme en lamellé-collé (42 ou 52 mm) et semelles droites massives. Ces nervures supportent un plancher double peau contrecollée avec lames longitudinales en sous-faces (13 mm) et lames transversales en surface (28 mm). Les rives sont rainurées permettant l’assemblage des tables par fausses languettes avec élégis.

Épaisseur : 220 à 336 mm
Longueur (portée) : 6m à 13,50m
Largeur : 1,20m

Proportions : E = L/35

Panneaux caissons

Réalisés à partir de planches aboutées et collées en caisson, ces panneaux sont assemblés par doubles rainures et languettes. Ils peuvent incorporer une isolation par mousse thermodurcissable ou par fibres végétales ou minérales.

Longueur (portée) : 5m à 7m
Proportions : E = L/35

Normes et DTU

DTU 31.1 : Charpente et escaliers en bois
DTU 31.2 : Construction des maisons et bâtiments à ossature en bois
DTU 51.1 : Parquets massifs contrecollés
DTU 51.2 : Parquets collés
DTU 51.3 : Planchers en bois ou en panneaux dérivés du bois
DTU 51.11 : Pose flottante des parquets et revêtements de sol contrecollés à parements bois
DTU 58.1 : Travaux de plafonds suspendus
DTU règles CB 71 : Règles de calcul et de conception des charpentes en bois
DTU BF 88 : Règles bois feu 88

Plancher en bois massif

Les planchers en bois massif sont composés de planches de second choix ayant des propriétés mécaniques variables et provenant de bois de pays disponibles en grande quantité. Ces planches sont posées sur chant et jointives. L’assemblage peut être réalisé par clouage ou par collage.

En savoir plus

Les bois massifs reconstitués sont des éléments linéaires reconstitués par collage de lames de bois massif de forte épaisseur ( l’épaisseur de lame varie de 45 mm à 80 mm) dont le fil est parallèle.

Description

Selon leur destination finale, les panneaux peuvent comporter entre 3 à 7 couches de bois, témoins de la solidité de l’élément qui possède aussi une haute résistance au feu. Ces panneaux sont préfabriqués en atelier à l’aide de machines à commandes numériques qui permettent de tailler des pièces pouvant aller jusqu’à 16,5 m de longueur et 2,95 m de hauteur. Bien séché, il résiste mieux aux attaques de l’humidité et des insectes xylophages. Les planches sont séchées de façon artificielle pour éviter le recours au traitement chimique qui entraîne des risques d’intoxication et de pollution.
Il faut signaler que la disposition croisée des planches longitudinales et transversales entraîne une hausse des performances mécaniques du bois – qui est de surcroît plus rigide – et une baisse des variations dimensionnelles qu’il peut rencontrer au fil du temps. Les performances mécaniques des panneaux de bois contrecollés dépassent nettement celles des panneaux en bois massif non reconstitué. Ceci est dû à l’épaisseur du panneau qui produit un effet voile, supposant une répartition équitable des charges sur toute la structure. Lors du montage des panneaux, l’isolant thermique complémentaire doit être mis à l’extérieur puisque les panneaux en eux-mêmes ont déjà une bonne résistance thermique et une capacité d’accumulation relativement égale à celle du bois massif non traité. Cet isolant thermique secondaire peut être de la fibre de bois, de la laine minérale, de la laine de mouton ou du liège, selon les préférences de chacun et les conditions climatiques de la région d’implantation. A l’intérieur de la structure, le parement isolant sera directement appliqué au panneau porteur pour une plus grande efficacité.
Il faut également savoir que les panneaux en bois peuvent être utilisés aussi bien pour la construction de l’ossature de la maison que pour les vêtures de façade : les bardages en bois peuvent par exemple être réalisés dans du bois massif, mais dans une longueur et une épaisseur moindres. En parlant de vêture, de nombreuses possibilités existent pour protéger la maison en bois contre le soleil et les eaux de pluies : outre le bardage en bois, il y a les panneaux bois, métalliques ou composites mais aussi les enduits extérieurs qui donnent aussi une touche de couleur à la façade. Les peintures et lasures – transparentes ou de couleur – s’ajoutent également à cette liste.

Essences utilisées

Seules peuvent être utilisées les essences, ou mélanges d’essences, reconnues comme convenant à la fabrication de bois collé. Les essences de bois suivantes conviennent et sont disponibles dans la plupart des pays européens : sapin blanc (Picea abies, Abies alba) ; pin sylvestre (Pinus sylvestris) ; Douglas (Pseudotsuga menziesii). De plus, les essences suivantes sont également utilisées pour la fabrication de bois collé : (Western) Hemlock (Tsuga heterophylla), pin laricio de Corse et pin noir d’Autriche (Pinus nigra) ; mélèze d’Europe (Larix decidua) ; pin maritime (Pinus pinaster) ; peuplier (Populus robusta, Populus alba) ; pin radiata (Pinus radiata) ; épicéa de Sitka (Picea sitchensis) ; Western red cedar (Thuja plicata).
Le collage doit être fiable et de durabilité suffisante. Afin d’obtenir une résistance et une durabilité acceptables, seul un adhésif de type I est requis. Ces adhésifs doivent satisfaire aux exigences pour ce type, données soit dans l’EN 301, soit dans la NF XP 21.405

Avantages

Assemblage facile et rapide

Les avantages d’une maison en panneaux de bois massif sont nombreux. Pour commencer, elle est rapide et facile à assembler puisque les pièces sont préfabriquées en atelier et qu’il ne reste plus qu’à les transporter sur le chantier et à les assembler. Un engin de levage et une équipe réduite d’ouvriers suffisent à mettre la maison hors d’eau et d’air en moins d’une semaine. Le rapport entre le poids du matériau et sa performance est tout simplement incroyable.

Stabilité

De plus, le bâtiment est sec dès son occupation et sa structure en panneaux contrecollés lui confère une stabilité indéformable qui va lui permettre de résister contre le tassement – l’ennemi des constructions de maçonnerie. La reprise de charge est très importante et le bois possède également des propriétés acoustiques de qualité.

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