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Assemblages : quand le collage améliore leurs performances

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Assemblages : quand le collage améliore leurs performances

La technique des inserts collés ou boulonnés à mi-bois allège l’aspect des liaisons entre poutres en bois et tirants métalliques.

© (Doc. Conseil général des Vosges.)

La maîtrise des caractéristiques mécaniques des résines-colles structurales, associée à des composants industrialisés en bois restructuré, ouvre la voie aux assemblages à « rendement élevé ».

La valorisation des qualités mécaniques des composants de structure à base de bois recomposé passe nécessairement par une meilleure connaissance du comportement mécanique des assemblages et une évolution significative de leurs rendements. En effet, l’intérêt d’un assemblage est de transmettre les efforts d’une pièce vers l’autre dans de bonnes conditions. Sur une charpente traditionnelle, les liaisons bois sur bois – tenon et mortaise, embrèvement, entaille, assemblage à mi-bois, chevil­lage – n’ont un rendement que de 30 à 40 % alors que, comparativement, la soudure d’une pièce en acier sur une autre offre un rendement de 100 %. Les assemblages « contemporains » par organes métalliques – pointes, vis, tirefonds, boulons, assembleurs, connecteurs et boîtiers métalliques – ont un rendement d’environ 60 % et l’objectif des recherches et expérimentations en cours est d’atteindre les 80 %. Cette évolution a pour conséquence directe l’optimisation des composants à base de bois en rapport avec leur destination.

Schématiquement, l’efficacité des assemblages est liée à la quantité de matière mise en contact. Les assemblages mécaniques par pincement entre plaques métalliques boulonnées apparentes sont aujourd’hui bien maîtrisés. La transmission des efforts est assurée par les tirefonds, ainsi que l’adhérence et le frottement des plaques pinçant le bois : plus la surface de la plaque est importante, meilleur est le rendement de la liaison. Ce rendement s’est amélioré grâce à la stabilité dimensionnelle des poutres en lamellé-collé qui autorise des usinages de précision. Très éloignés de la taille manuelle à l’herminette, les bancs d’usinage à commandes numériques positionnent automatiquement les perçages avec la précision du mm, voire du 1/10e de mm, le tout à des coûts toujours plus faibles. Aujourd’hui, le rendement maximum de ces assemblages par connecteurs est atteint : il y a peu de progrès importants à en attendre même si l’aspect des composants est de plus en plus contesté en structures apparentes. Bien maîtrisés et n’étant pas source de rétention d’eau, ces systèmes sont toujours fortement conseillés pour les utilisations extérieures, les systèmes plus récents n’ayant pas encore assez d’ancienneté pour être agréés. Notons également que la généralisation de centres d’usinage perfectionnés relance les assemblages bois-bois traditionnels. La mécanisation de la taille et l’usinage automatique des queues d’aronde, traits de Jupiter, poinçons… abaissent les coûts de réalisation d’une charpente, qu’elle soit en bois massif ou reconstitué.

L’arrivée des assemblages métallo-collés

Technologiquement, la tendance est aux inserts métalliques ou composites collés et cachés à l’intérieur du composant en bois. Améliorant certaines performances mécaniques, ces solutions font encore l’objet de réticences. Le secteur du bâtiment reste malheureusement méfiant à l’égard des systèmes collés : rappelons les difficultés rencontrées pour faire accepter les vitrages extérieurs collés (VEC). Cette technique est encore peu usitée en France car certaines interrogations concernant les colles à utiliser, l’assurance qualité et le comportement à long terme subsistent. Parmi les promoteurs du collage, l’Irabois a élaboré un guide professionnel (1) de 40 pages présentant la technique d’assemblage, les matériaux utilisés et leurs spécifications, les règles de dimensionnement, la mise en œuvre des goujons et les dispositions constructives.

L’accroissement des performances des assemblages est rendu possible grâce aux systèmes métallo-collés par résine. La surface de contact du goujon est plus grande et sa cohésion avec la poutre lamellé-collé est maximale. Ces types de système réclament une grande précision de fabrication rendue possible par l’utilisation de bois restructuré stabilisé dimensionnellement, et par les usinages sur des machines automatiques à commandes numériques. Aujourd’hui, les concepteurs préconisent les collages structuraux sous deux conditions. La première concerne une fabrication sous haute surveillance. A savoir, un assemblage obligatoirement réalisé en usine suivant un processus garantissant la maîtrise de la siccité du bois, l’état des surfaces de contact et le positionnement précis des différents inserts. La seconde porte sur la couverture de cette production par une assurance qualité. Pour répondre à cette demande, le Snccblc (2), le Ctba (3) et le Lrbb (4) ont entrepris une révision des règles professionnelles qui aboutira à l’évaluation des types de colle, l’étude de leur durée de vie et le plan d’assurance qualité pour les assemblages par goujons collés. Ces règles définiront la position française pour l’établissement de la future norme européenne. On peut déplorer que le nombre des acteurs capables de mettre en œuvre ces systèmes associés à une assurance qualité reste restreint. Une exception toutefois : les techniques de collage d’inserts sur chantier sont applicables dans le cadre de rénovation lourde telle que la reprise des encastrements des poutres porteuses d’un plancher ancien. Les extrémités des poutres sont reconstituées en résine avec des incorporations d’inserts en fibres de verre ou de carbone qui assurent la liaison structurale avec le mur porteur. Cette technique particulière est utilisée dans les monuments historiques.

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