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BOIS Le renouveau par l’évolution technologique des assemblages

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BOIS Le renouveau par l’évolution technologique des assemblages

Sur l’aire de la baie de Somme, la bâtiment conçu par l’architecte Bruno Mader et réalisé par la société Mathis met en œuvre des bois naturellement résistants en classe 3, qui n’ont fait l’objet d’aucun traitement chimique à cœur. (Bruno Mader, architecte.) (Doc. Mathis.)

Développement du lamellé-collé, progrès des produits dérivés du bois, des assemblages métalliques et métallo-collés, transformation des traitements … autant d’aspects qui concourent à la progression du matériau bois depuis trente ans.

La principale évolution survenue au cours de ces trente dernières années dans le domaine du bois concerne l’image du matériau. Elle s’est progressivement modernisée pour être, de nos jours, associée à d’indéniables qualités environnementales. Ce changement est sensible dans la progression même du bois dans le bâtiment. Si les années 70 coïncident avec un regain d’intérêt pour la construction en bois, intérêt soutenu en 1982 par un plan de développement dans le logement social, le secteur ne décolle pas et connaît même un léger recul. Il faut attendre le milieu des années 90 pour voir la demande progresser à nouveau. Sur le marché de la maison individuelle, la demande est aujourd’hui supérieure à l’offre. La part du bois dans le bâtiment est quant à elle estimée à 10 %, un chiffre que l’État et les professionnels se sont engagés à porter à 12,5 % d’ici 2010 dans une démarche qui s’inscrit dans le cadre du protocole de Kyoto.

Le matériau bois a fait l’objet de nombreuses recherches scientifiques et il profite désormais d’une meilleure connaissance de ses propriétés mécaniques, de sa durabilité, de sa tenue au feu et de ses qualités acoustiques et thermiques.

Recherche de stabilité et d’homogénéité structurelle

Aujourd’hui, le bois se calcule complètement. Cela explique notamment pourquoi dans l’eurocode 5, qui doit prochainement remplacer les règles CB71, le bois est mis à parité avec le béton et l’acier. Le matériau est calculé aux éléments finis et intègre des cas de charges similaires. Au cours de ces trente dernières années, on a assisté à un important développement de produits industriels dérivés du bois, misant sur l’amélioration des performances techniques, d’une plus grande stabilité et d’une meilleure homogénéité structurelle. Leur développement est intimement lié à celui des colles dont les principaux progrès réalisés l’ont été en termes de performances. Depuis peu, des colles polyuréthanne sont utilisées en Suisse et en Allemagne où elles offrent des possibilités de ­collage de plus grandes dimensions. En France, la recherche s’oriente vers des solutions plus propres, parmi lesquelles des colles d’origine végétale à base de tannins ­naturels.

Des produits dérivés de plus en plus nombreux

Les années 70 sont avant tout marquées par l’essor du bois lamellé-collé (BLC) dont les qualités sont supérieures à celles des bois massifs de même dimension et permettent de réaliser des ouvrages légers, avec des portées courantes de 60 à 100 m. Le profil des structures en BLC traduit assez exactement les résultats des calculs de résistance des matériaux, évitant ainsi les surépaisseurs de matière. Au cours de la même période, le marché des charpentes industrialisées est en pleine expansion dans l’habitat individuel. Avec les années 80, les contreplaqués et des panneaux de particules poursuivent leur développement, notamment pour la construction à ossature bois. À la fin de la décennie, le MDF fabriqué avec de petites particules de bois fait son apparition dans le domaine de l’agencement. Depuis le début des années 90, on assiste en outre à un développement significatif de produits en bois reconstitués (BR), autres que le BLC, et en conséquence à un recul du bois massif. Il s’agit notamment des panneaux d’OSB (Oriented Strand Board), composés de lamelles de bois longues de 50 à 250 mm assemblées par collage et utilisés comme contreventements de maisons à ossatures bois, planchers… Se développent également les contreplaqués épais, le lamibois ou LVL (Liminated Veneer Lumber), et, depuis quelques années, le bois massif reconstitué (BMR). Cette dernière famille de produits regroupe les contrecollés, ou « duo trio », des panneaux de grandes dimensions constitués de plusieurs couches de planches contrecollées à plat de forte épaisseur (jusqu’à 80 mm contre 45 mm pour le BLC). Appréciés pour leur aspect massif, ils sont de plus en plus utilisés pour les poteaux, murs et planchers.

En outre, les produits semi-finis dérivés du bois ont permis de concevoir des produits de structure finis, tels que les poutres en I. Très répandues aux Etats-Unis, elles ont été introduites en France à la fin des années 80.

Depuis une dizaine d’années, les développements concernent également les structures composites tels que les systèmes bois-béton (planchers nervurés ou lamellés cloués avec connecteurs métalliques), les systèmes bois-verre et bois-métal (menuiseries). La mixité est également recherchée pour mettre au point de nouveaux matériaux : les bois polymères qui se composent de particules de bois mélangées à du plastique ou à du béton, et dont les premières applications portent sur des bardages, des terrasses…

Depuis la fin des années 80, il se produit par ailleurs un fort développement des lambris et des bardages extérieurs, en éléments industrialisés composés de bois massifs ou recomposés, par exemple en fibres de bois compressées.

Enfin, dans le domaine de la décoration, il faut noter la forte progression des planchers stratifiés et des planchers en ­contrecollés.

L’ossature bois se généralise

Si les produits bois ont considérablement évolué depuis les années 70, les principes de construction sont demeurés inchangés. Apparue à cette époque et importée des pays nordiques et des États-Unis, la technique de l’ossature bois continue de se réaliser au moyen de montants en bois de faible section, pris entre deux panneaux de particules, d’agglomérés ou plus récemment d’OSB avec interposition d’un isolant. Une amélioration récente concerne le collage des panneaux au lieu de leur vissage et clouage sur l’ossature.

D’un bon rapport qualité/prix, et autorisant la préfabrication de système modulaire tridimensionnel, la technique a connu une avancée rapide et représente aujourd’hui 75 % du marché de la maison individuelle en bois.

Délaissée au cours des années 80, la technique du poteau-poutre est redécouverte depuis peu. L’utilisation de produits industriels et le développement de procédés constructifs lui ont permis de gagner en compétitivité même si elle conserve un statut haut de gamme. Autrefois réservée à la construction de chalets, la construction en madriers a connu un sursaut de la demande dans le résidentiel.

Invariables dans leurs principes, les techniques de construction ont toutefois profité des progrès réalisés au niveau des assemblages. Au cours des vingt dernières années, le développement des liaisons métalliques a ainsi permis de mieux reprendre les efforts dans le bois et d’en réduire les sections. Des systèmes plus performants, architecturés ou invisibles, ont remplacé la première génération de connecteurs, goujons et broches ­apparents. Dans les années 90, sont apparus les premiers assemblages métallo-collés sous forme de connecteurs incorporés au bois et « soudés » à la résine qui, bien qu’encore réservés aux ouvrages d’exception, offrent de grandes capacités structurelles. Un nouvel assemblage par goujons collés, actuellement au stade expérimental, offre également des perspectives intéressantes.

Des traitements plus respectueux pour l’environnement

Au cours de ces trente années, l’évolution liée au développement de l’informatique est tout aussi notable et il convient d’évoquer l’essor des logiciels de CAO et de DAO qui ont modifié le travail d’ingénierie et permis de mener à bien des études plus complexes, notamment par des calculs aux éléments finis.

L’amélioration des process de fabrication (robotisation, machines de taille à commande numérique) a parallèlement augmenté la précision des usinages, jusqu’au 1/10e de millimètre, évitant les perçages sur site et permettant le montage en atelier. Résultat, la construction en bois est devenue en France à 90 % une technique de préfabrication. Une meilleure connaissance en matière de durabilité permet de favoriser les essences de bois naturellement résistantes aux intempéries et d’éviter certaines erreurs de conception. La prise en compte de nouvelles exigences environnementales a par ailleurs conduit récemment à l’interdiction des traitements de préservation aux sels CCA (chrome, cuivre, arsenic) pour les bois utilisés en maison individuelle et dans les parties d’ouvrage susceptibles d’être en contact avec des personnes. De nouvelles formulations ont été mises au point, notamment à base de bore. Et pour éviter le recours aux produits chimiques, de nouvelles techniques sont en cours de développement : bois chauffé, oléothermie…

Dans le domaine des finitions, les vernis ont, du fait de leur faible durée de vie, été peu a peu délaissés au profit des lasures d’imprégnation et satinées. Les performances des finitions se sont encore accrues au cours des quinze dernières années avec l’apparition de lasures à l’eau opaques, d’une tenue de 4 à 6 ans, et de peintures en phase aqueuse d’une durée de vie de 5 à 10 ans. Des recherches sont en cours sur des poudres sans solvants, déposées sur le bois et cuites, ou encore sur des systèmes de greffes de molécules ­hydrophobes.

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