LE BOIS COMME MATERIAU


Le bois utilisé dans notre région est le chêne (le chêne blanc, plus spécifiquement). On retrouve le même bois dans la plupart des maisons à pans de bois d'Europe, mais d'autres essences ont été utilisées ça et là, selon les ressources locales.

Une règle absolue pendant des siècles...
On utilisait au maximum les ressources locales afin d'éviter les frais de transport qui étaient élevés. C'est ainsi que, du point de vue agricole, chaque région essayait de produire tout ce qu'il lui fallait pour éviter les importations ( par exemple, la vallée de Seine était une terre de vignobles malgré le climat qui ne s'y prête guère). Il en était de même pour la construction qui utilisait les matériaux locaux et seuls le chapitre des cathédrales, les abbés des grandes abbayes ou les grands seigneurs pouvaient faire venir des matériaux éloignés et considérés comme nobles.. Au contraire, les bourgeois et plus encore les 'gens du commun' devaient se limiter aux matériaux communs et qu'ils trouvaient à proximité immédiate.


Le chêne est abondant dans les forêts qui entourent la ville et dans celles de la région. Il présente des qualités qui expliquent son emploi presque exclusif : forte texture à fibres serrées; dur, nerveux, dense et résistant, homogène, sans risque d'écrasement ou d'arrachement des fibres comme avec le sapin. Il est donc parfait pour des assemblages compliqués et précis.
Il n'est pas flexible, il ne prend pas l'eau. Il se conserve à l'air, s'il est abattu dans les règles, ( en automne ou en hiver et à la lune descendante ) et s'il est sec au moment de l'emploi ( au-dessous de 22% d'humidité, le bois est à l'abri des "pourritures et échauffure " ). Il durcit sous l'action répétée des éléments climatiques (pluie, soleil, froid ) si bien que le bois à l'extérieur est beaucoup plus dur que le bois d'intérieur: il se couvre avec le temps, d'une pellicule en surface par l'exposition aux intempéries et qui forme un revêtement très adhérent et très solide qui diminue notablement la vitesse de propagation du feu.

Par contre, ce matériau présente un grand risque de gauchissement. Une fois mise en place une pièce de bois a une face à l'extérieur -donc à l'humidité - et une au sec, ce qui peut entraîner une déformation, un gauchissement, que la pièce de bois ait été simplement équarrie à la hache ou obtenue par sciage.



Un exemple de gauchissement d'un vingtaine de centimètres, bien visible au dessus de la porte (cliquer pour agrandir)

Une deuxième cause de gauchissement provenait de l'utilisation de bois encore vert. En séchant, du jeu se produisait dans les assemblages, ce qui amenait des distorsions. Pourtant, l'utilisation du bois vert était la règle car le sciage et le mortaisage sont plus aisés que dans du bois sec - devenu extrèmement dur.
La meilleure façon de diminuer ces inconvénients était l'utilisation du bois de fort équarrissage, de bois de ré-emploi ( récupérés après démolition ) et enfin de bois de faible longueur ( on parle de 'bois courts'), dont la distorsion est plus limitée.

( De nombreuses autres raisons ont poussé à l'emploi de bois courts, qui est la règle à partir du 15ème siècle. Voir la page bois courts et longs)


Abattages d'arbres - Tapisserie de Bayeux


Enluminure XVème

 

Surdimensionnement empirique des bois autrefois
Du point de vue statique, la charpente en bois d'une construction à colombage se présente comme une cage articulée; c'est uniquement l'expérience professionnelle du charpentier et du maître d'oeuvre qui leur permet de d'estimer les dimensions des pièces de bois nécessaires à la reprise des charges et des efforts. Aussi, les différentes pièces de bois sont-elles souvent généreusement et empiriquement surdimensionnées.
Bien que le brugeois Simon Stevin (1548-1620) eût déjà découvert le parallélogramme des forces, permettant de calculer les charges et les efforts dans les colombages et les autres constructions simples, il a fallu attendre le XIXème siècle pour que le calcul des colombages se généralise et que les dimensions des pièces de bois soient ramenées à celles structurellement nécessaires.

On peut donc estimer la capacité portante d'un pan de bois de façon scientifique :

La capacité portante d'un pan de bois s'exprime en kilogramme-force. Elle est le produit de la capacité portante d'un des poteaux, multiplié par le nombre de poteaux, et affecté d'un coefficient de vétusté. La capacité portante d'un poteau est égale au produit de sa section transversale , exprimée en cm2, par la contrainte de compression , exprimée en kg/cm2, le tout étant affecté d'un coefficient qui varie en fonction des essences de bois utilisées.

Dimensionnement des bois
Plusieurs manuels, datant pour la plupart du XIXème siècle, donnent les dimensions des sections les plus utilisées. Par exemple, L'Art de la charpenterie de 1837 propose (pour une hauteur d'étage comprise entre 3,25 et 4 m) les dimensions suivantes:

(en centimètres)
Extérieur
Intérieur
Epaisseur du mur
22 -24
16
Poteaux principaux
24 - 27
14 - 16
Sablières
22 - 24
//
Colombes
16 - 22
//

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Un autre manuel, celui de Rondelet, dans son Art de Bâtir, recommande une épaisseur de pan de bois égale à la moitié de celle d'un mur en maçonnerie soumis aux mêmes contraintes.

Sciage d'un arbre dans les forêts américaines en 1913

Scieurs en long

Autant d'opérations qui n'avaient pas encore beaucoup changé par rapport à la période médiévale.

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Le bois et le feu.
Le bois a été longtemps considéré comme matériau facilement combustible et donc rejeté dans la construction. C'est partiellement exact, mais il ne faut pas oublier l'importance des toitures en chaumes, dont certaines existaient encore au XVIIIème siècle dans les villes, ni le fait que chaque maison était amplement fournie en paille, foin, fagots et bois de chauffage entreposés dans des bâtiments annexes ou dans la maison elle même. Inversement les pièces de bois étaient largement prises dans le hourdis, lui même très peu inflammable, ce qui donnait à l'ensemble une bonne résistance au feu.

En fait, comme le montre le Document Technique Unifié "Bois de Feu" (DTUBF 88) de 1988, l'emploi du bois dans la construction est beaucoup moins dangereux qu'on ne le dit généralement.

Sa résistance au feu est bien supérieure à ce que l'on pourrait le croire. Le bois massif brûle lentement : « 1 cm par heure pour une intensité constante du feu à 900°. » C'est un matériau difficile à faire flamber: en effet, le bois a une faible conductibilité thermique. Elle est de l'ordre de 0,15 W/m²/°c. La chaleur ainsi, ne pénètre pas rapidement dans les parties internes de la pièce de bois pour l'échauffer. En absence de source de chaleur externe, la pièce perd beaucoup de chaleur par convection et rayonnement et la combustion s'arrête. (Conductibilité du bois : 0,15 w/m²/°c ; béton : 1,75 ; acier : 52 ; aluminium : 230). Par sa bonne isolation thermique, le bois est donc est très performant dans la non propagation de la chaleur. Par exemple, la face non exposée d'une porte en bois n'atteint pas une température supérieure à 140 °c. De plus, la face non exposée n'émet pas de gaz inflammables, c'est encore un critère qui limite la propagation..

Ensuite, le bois a une bonne résistance au feu par sa résistance mécanique. Les structures en bois ont une grande stabilité mécanique car, dans les conditions d'un incendie, elles n'effectuent ni retrait ni allongement. Ce n'est pas le cas des structures métalliques. Les bâtiments en bois présentent donc moins de risques à l'effondrement. Il suffit pour s'en rendre compte de voir des incendies récents : des restes des maisons subsistent les poutres du pan de bois, calcinées sur quelques centimètres d'épaisseur, mais au coeur resté intact.

D'une façon générale, le bois se comporte très bien au feu face à la réglementation moderne sévère qui s'applique à la construction.

 

La résistance à l'humidité, aux attaques des champignons et des insectes est bien supérieure encore à ce qu'on a l'habitude de croire, si le bois est correctement mis en oeuvre.
Un dicton anglais dit que les maisons à pan de bois peuvent durer des siècles si elles ont "un bon chapeau et de bonnes bottes", c.a.d. une toiture et un soubassement en bon état..
La pluie qui fouette une façade n'est donc en aucuncas un danger pour la maison à pan de bois. Le danger vient d'une voie d'eau dans la toiture qui amène l'humidité à s'infiltrer et à s'installer durablement, favorisant le développement des champignons, eux-même ouvrant la porte aux ravages destructeurs des insectes xylophages.
De même, le soubassement a pour fonction principale, non de soutenir l'ossature mais de l'isoler du sol pour empêcher les remontées d'humidité.


Les bois de ré-emploi assurent une restauration de qualité.