LE BOIS DANS LA CONSTRUCTION Etude bibliographique. Rapport n 1

LE BOIS DANS LA CONSTRUCTION Etude bibliographique Rapport n 1

!"#$ LE BOIS DANS LA CONSTRUCTION Etude bibliographique Rapport n 1 Emmanuel FLEURY, Martin CHICHE La reproduction de ce rapport n'est autorisée que sous sa forme intégrale, sauf clauses spécifiques explicitées dans la convention liant le CSTB et le donneur d'ordre. Toute reproduction, même partielle, devra mentionner le CSTB et le ou les auteurs. Il comporte 87 pages DECEMBRE 2006 DDD/DE/PEB-2006.096T DIFFUSION LIBRE

2/87 SOMMAIRE 1. PRESENTATION...4 2. HISTORIQUE...6 3. FILIERE DE LA CONSTRUCTION BOIS EN FRANCE...7 3.1 La filière bois en général...7 3.2 La filière bois construction...9 3.2.1 Une filière en évolution depuis 10 ans :...9 3.2.2 Compétitivité actuelle du secteur :...9 3.2.3 Facteurs d'évolution à échéance de 5 à 10 ans :...9 3.2.4 Principaux risques à échéance de 5 à 10 ans :...10 3.2.5 Difficultés majeures et blocages identifiés :...10 3.3 Statistiques...11 3.3.1 Types d entreprises (Source Afcobois et Wood Surfer)...11 3.3.2 Evolution en France...11 3.3.3 Prix 12 3.3.4 Répartition géographique de la demande...12 3.3.5 Répartition géographique des constructeurs :...13 3.4 Construction à l étranger...14 3.5 La construction bois et la communication...14 3.5.1 Publicité...15 3.5.2 Les associations :...15 3.5.3 Les magazines :...16 3.5.4 Les salons...16 4. PRINCIPES CONSTRUCTIFS UTILISES AUJOURD HUI...17 4.1 Colombages...17 4.2 Poteaux Poutres...18 4.3 Maison à Ossature Bois (plate-forme ou MOB)...19 4.3.1 Système constructif...19 4.3.2 Les types de préfabrication...23 4.4 Rondins ou Madriers empilés...24 4.4.1 Système constructif...erreur! Signet non défini. 5. CARACTERISTIQUES PHYSIQUES ET MECANIQUES DU BOIS...27 5.1 Essences utilisées en construction...27 5.1.1 Origine et essences des bois...27 5.1.2 Les essences résineuses...27 5.1.3 Les feuillus...28 5.2 Types de bois utilisés en construction...29 5.3 Classement d aspect...29 5.4 Classement visuel...30 5.5 Classement mécanique...31 5.5.1 bois lamellés collés (EN 1194)...31 5.5.2 bois massifs résineux (EN 338) :...32 5.5.3 Pour les bois massifs feuillus (EN 338)...32 5.6 Caractéristiques thermiques du bois...33 6. COMPORTEMENT DU BOIS EN ŒUVRE...34 6.1 L humidité du bois...34 6.1.1 Le taux d humidité du bois...34 6.1.2 Le retrait et le gonflement du bois...35 6.2 La préservation du bois...36 6.2.1 Pourquoi la préservation?...36 6.2.2 Les cinq classes d emplois...37 6.2.3 Produit de préservation...39 6.3 Etanchéité à l eau et à l air...41 6.3.1 L eau 41 6.3.2 Etanchéité à l air (Source : DTU 31-2)...43 6.3.3 Les barrières d étanchéité (Source : CTBA)...47 6.3.4 Les mastics et joints (Source : CTBA)...47 7. NORMALISATION EN VIGUEUR...48 7.1 Règles :...48 7.2 Documents techniques unifiés :...48 7.3 Autres documents :...48 8. EXEMPLES DE PAROIS A OSSATURE BOIS...49

3/87 8.1 Mur Extérieur avec un revêtement bardage...49 8.2 Mur Extérieur avec un revêtement crépi...50 8.3 Liaison Mur extérieur / Mur extérieur...51 8.4 liaison Mur extérieur / menuiserie...52 8.5 Murs intérieurs (refend)...53 8.6 liaison Mur extérieur / mur intérieur...54 8.7 Plancher bas...55 8.8 liaison Mur extérieur / plancher Bas...56 8.9 Plancher Haut...57 8.10 liaison Mur extérieur / plancher...58 8.11 Liaison Mur Extérieur / Toiture industrielle inclinée...59 8.12 Liaison Mur Extérieur / Toiture traditionnelle inclinée...60 9. LA FILIERE BOIS ENERGIE...62 9.1 Le bois énergie dans le monde...62 9.2 Une filière en développement en france...62 9.3 Le bois énergie, enjeu majeur de développement durable...64 10. L UTILISATION DU BOIS ENERGIE...64 10.1 Les applications dans le secteur domestique...65 10.2 Les applications industrielles...65 10.3 Les applications dans le secteur agricole...66 11. LES FORMES DE COMBUSTIBLE (SOURCE ITEBE)...66 11.1 Les combustibles bois issus de la forêt...67 11.1.1Les bûches...67 11.1.2Les plaquettes forestières...67 11.2 Les combustibles bois issus de l'industrie...68 11.2.1Les écorces...69 11.2.2Les copeaux et sciures sèches...69 11.2.3Les plaquettes d industries...70 11.2.4Les granulés...70 11.2.5Les briquettes ou bûchettes reconstitués...70 11.3 Les combustibles bois issus de la filière déchets...71 12. LA COMBUSTION DU BOIS...72 13. LE PRIX DU BOIS ENERGIE...75 14. TYPE DE CHAUDIERE...76 14.1 Les chaufferies automatiques au bois...76 14.2 Les utilisations domestiques...77 14.2.1Poêles 77 14.2.2Cheminées...77 14.3 Les chaudières pour chauffage central...78 14.3.1Les chaudières à bûches...78 14.3.2Les chaudières automatiques...78 LEXIQUE...81

4/87 1. PRESENTATION Le présent rapport rend compte d un travail bibliographique mené durant le premier semestre 2006, il comprend deux parties : La construction bois, où sont présentés la filière bois construction en France, les principes constructifs, les caractéristiques physiques des bois. L aspect thermique n a pas été particulièrement développé, le comportement du bois en œuvre, la normalisation, des exemples de parois. Le bois énergie la filière, les formes de combustible, les chaudières.

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6/87 2. HISTORIQUE Une maison en bois est une construction dont la structure porteuse est en bois. L utilisation du bois dans la construction remonte à près de 20 000 ans. A cette époque, les hommes construisaient des habitations en bois et en paille. Plus tard (vers - 6 000), des constructions sur pilotis font leur apparition (vestige dans les lacs Alpins). Au temps des romains, les habitations s élèvent, on dissocie les murs du toit (premières charpentes) et on isole les poteaux du sol (poteaux posés sur des pierres) pour une meilleure résistance (ex : Temples japonais du 7 ème siècle, églises en bois debout en Norvège, Pagode chinoise en bois). En Russie et en Scandinavie (régions montagneuses), des chalets de rondins empilés sont bâtis dés le moyen âge. A cette même époque, en Europe, les premières maisons à colombages, présentes dans tous les centres historiques de nos grandes villes, font leur apparition. A partir de 1550, la technique des bois longs (très coûteuse, difficile à construire, ne permettant que 2 étages) est remplacée par la méthode des bois courts (légèreté, facile à approvisionner, jusqu'à 6 étages). Vers 1850, en raison de la disparition de la forêt primaire et de l apparition du béton, ces modes constructifs (maison bois) vont pratiquement disparaître. Depuis 1960, la tendance s inverse, la construction bois revient. De nos jours, du fait des problèmes environnementaux, la demande pour les constructions à base de bois s est considérablement amplifiée. On compte actuellement 6% de construction bois en France. Dans les pays du Nord de l Europe (régions fortement boisées en résineux), depuis tout temps on construit en bois (chalets notamment). Dans cette partie de l Europe, 95% des maisons sont en bois. Dans les pays à forte couverture forestière d Amérique du nord (Etats Unis, Canada), par la volonté de s installer rapidement et les techniques apportées par les immigrants européens, la construction bois c est très vite développée. En effet, le système plate-forme (Ossature bois) issue de la technique des bois courts permet d avoir aujourd hui plus de 90% des constructions réalisée en bois. Au Japon, 50% des maisons sont en bois.

7/87 3. FILIERE DE LA CONSTRUCTION BOIS EN FRANCE 3.1 LA FILIÈRE BOIS EN GÉNÉRAL Avec une surface boisée de 15,3 millions d hectares (55 M d ha en surface totale), la France est le troisième pays forestier d Europe par sa surface forestière, Figure 1. Son taux de boisement occupe environ 28% du territoire français, Figure 2. Cette forêt est composée d environ deux tiers de feuillus et d un tiers de résineux. Figure 1 : Principales surfaces forestières européennes (Source : Tackle Climate Change - Use Wood) Au sein de cette forêt on retrouve ¾ de forêts privés (seulement soumises à autorisation pour le défrichement), et ¼ de forêts publiques regroupant les forêts domaniales (anciennement forêts royales) et les forêts communales (sous tutelle de l administration). Figure 2 : Principaux chiffres sur la forêt française (source AFOCEL 2003)

8/87 Figure 3 : La filière bois en France Figure 4 : Les grands secteurs de la filière bois (source AFOCEL 2003) Tableau 1 : Année 1998 - Entreprises de plus de 20 salariés (Rapport Juillot)

9/87 3.2 LA FILIÈRE BOIS CONSTRUCTION Cf. «La filière bois française - la compétitivité, enjeu du développement durable» d après le rapport de Dominique Juillot 2003). 3.2.1 UNE FILIERE EN EVOLUTION DEPUIS 10 ANS : Les systèmes constructifs se substituent peu à peu aux produits ou procédés : les industriels et les fabricants comprennent la nécessité d'apporter des solutions "clé en main" aux utilisateurs et non pas seulement un produit. On raisonne alors en termes d'ouvrages (par exemple une " solution plancher ") plutôt qu'en terme de produit (par exemple une poutre de plancher). L'usage mixte du bois avec d'autres matériaux est encouragé : le bois est présenté comme un matériau dont les propriétés lui permettent de se marier avec d'autres matériaux pour constituer des procédés de construction optimisés (par exemple planchers mixtes bois béton). Le développement de procédés à forte valeur ajoutée conduit à l'utilisation de la reconstitution pour optimiser les caractéristiques du matériau. Le bois devient en quelque sorte la matière première utilisée pour la reconstitution de nouveaux matériaux aux performances améliorées : Bois Massif Reconstitué, intensification de l'utilisation du LVL (Laminated Veneer Lumber), de l OSB (Oriented Strand Board) et d'autres matériaux dérivés du bois. Le développement de traitements amont améliore la durabilité du bois : les acteurs de la filière bois travaillent sur les possibilités d'amélioration de la durabilité du bois (point identifié comme l'un des blocages actuels). Le traitement à haute température du bois, lui permettant d'accroître sa résistance à l'humidité, est l'un des axes de ce travail. 3.2.2 COMPETITIVITE ACTUELLE DU SECTEUR : La filière bois construction souffre d'une assez grande dissémination des entreprises du secteur. Si cette dissémination est le gage d'une grande variété, elle devient un frein lorsqu'il s'agit de la mise en œuvre de programmes de recherche et développement ambitieux, de l'appropriation des nouvelles réglementations ou de nouvelles méthodes de calcul, ou bien encore de l'efficacité de la diffusion de l'information en provenance des centres techniques,... Cette dissémination nuit à la compétitivité du secteur en regard d'autres secteurs plus concentrés (par exemple celui de la préfabrication béton). 3.2.3 FACTEURS D'EVOLUTION A ECHEANCE DE 5 A 10 ANS : Le monde de la construction en Europe est l'objet d'une mutation importante par un glissement progressif de l'évaluation des produits de construction des niveaux nationaux au niveau européen (marquage CE des produits de construction en application de la directive 89/106/CEE). Aussi, les enjeux et facteurs d'évolution découlent-ils en partie de cette mutation. On pourra citer à titre d'exemple comme enjeux forts pour les années à venir : - l appropriation par les acteurs du secteur des nouveaux modes de calcul et d'évaluation : pour être compétitifs vis-à-vis de nos voisins européens ou des importateurs américains et canadiens, les industriels français du bois doivent être capables d'adapter leurs produits aux exigences du marquage CE et des méthodes de calcul promues par les textes européens. - l'adéquation des produits ou procédés en bois ou à base de bois aux réglementations nationales dont les exigences s'accroissent : isolation thermique, isolation acoustique,... - le développement d'une ingénierie spécifique au matériau bois : ne pas "utiliser" les compétences de spécialistes d'autres matériaux de construction pour les "calquer" sur le matériau bois mais développer une ingénierie spécifique, plus à même de faire valoir les qualités du bois et d'en minimiser les inconvénients par une utilisation adéquate.

10/87 3.2.4 PRINCIPAUX RISQUES A ECHEANCE DE 5 A 10 ANS : Les risques découlent d'une mauvaise maîtrise des enjeux évoqués plus haut. On peut donc citer les risques suivants : - captation du marché par des groupes d'échelle européenne ou mondiale : ce risque est lié à la capacité de ces groupes à mettre en France des systèmes de qualité interne (contrôle de production en usine) répondant aux exigences des référentiels européens pour le marquage CE. Cette démarche n'est pas encore assez développée chez les industriels du bois en France. - déconsidération du bois par rapport à d'autres matériaux du fait de sa difficulté à s'intégrer dans le nouveau contexte européen de la construction : le temps nécessaire à l'adaptation de leurs produits aux impératifs du marquage CE est en général sous-estimé par les industriels de la filière. Les difficultés qui en découleront pour l'acceptation des produits sur les chantiers (par exemple par les bureaux de contrôle) nuiront à la compétitivité et à l'image de l'ensemble des industriels de la filière. 3.2.5 DIFFICULTES MAJEURES ET BLOCAGES IDENTIFIES : Un certain nombre de blocages sont assez clairement identifiés. Ils portent sur le matériau luimême ou l'idée que l'on s'en fait et sur le contexte de son utilisation. On peut s'arrêter sur les blocages qui suivent : - difficulté à pénétrer le marché de l'habitat individuel ou collectif par le jeu des habitudes propres au marché latin de l'habitat (la maison en bois n'est pas une maison "de maçon"). - nécessité d'entretien régulier du matériau vécue comme une contrainte par ses utilisateurs et mise en avant régulièrement pas ses détracteurs. - appropriation insuffisante des référentiels européens, qu'il s'agisse des codes de calcul ou des normes et guides servant de support à l'évaluation des produits pour le marquage CE. Cf. La filière bois française - la compétitivité, enjeu du développement durable - Rapport JUILLOT

11/87 3.3 STATISTIQUES 3.3.1 TYPES D ENTREPRISES (SOURCE AFCOBOIS ET WOOD SURFER) Plus d une entreprise sur deux déclare se positionner sur le créneau «haut de gamme» de la maison individuelle, et 90% d entre elles se positionnent sur le moyen et le haut de gamme. Cette situation est corroborée par le prix moyen d une maison bois qui s établit en 2005 à 883 euros TTC le m² habitable pour un clos couvert et à 1 325 euros TTC le m² habitable dans le cas d une maison clés en main. Seules 6 % des entreprises de construction bois déclarent réaliser des maisons «économiques», alors que les primo accédants représentent aujourd hui environ 70 % du marché de la maison individuelle. La demande de maisons bois plus abordables est une réalité aujourd hui. Il y a donc sur ce marché un potentiel de développement extrêmement important. S agissant des perspectives d évolution, on distingue deux catégories d entreprises : - des entreprises, le plus souvent issues de la charpente, dont l activité maison bois reste une activité secondaire, même si elle croît. Globalement, 70 % des entreprises aujourd hui qui font de la maison bois ont une activité multiple et la maison bois ne ressort pas encore du lot. - 20 ou 30 % des entreprises prennent un véritable tournant sur le plan de la maison bois. Ce sont ces entreprises qui, hier, faisaient 10, 20, 30, 40 % de leur activité dans le bois et qui, ces dernières années, sont passées à plus de 50 %, voire plus de 80 % pour certaines. Elles ont concentré leur activité sur la maison bois : il y a une spécialisation d un certain nombre d entreprises issues de la menuiserie et de la charpente sur la maison bois. 3.3.2 EVOLUTION EN FRANCE Pays Total de maisons individuelles France 1980 8 000 Total de maison Bois France 2000 158 300 100% 5 000 3,2% 3 800 76% 350 7% 850 17% France 2002 155 000 100% 6 600 4,3% 4 900 74% 500 8% 1 200 18% France 2004 168 000 100% 9 800 5,8% France 2005 170 000 100% 10 000 5,9% France 2015? 100% 15 000 10,0% MOB Tableau 2: Etude Caron Marketing pour le CNDB Poteaux poutre Massif par empilage Dans le Tableau 2, certains chiffres sont assez révélateurs. Entre 2000 et 2004, les constructeurs de maisons individuelles en bois ont augmenté leur production d environ 20 % par an. Cependant, pour nuancer cela, il faut se dire qu une entreprise qui faisait 5 maisons en 2000 en a fait 6 en 2001, etc. Ces chiffres sont à rapprocher de ce qui s est fait en maisons individuelles. Entre 2000 et 2004, la maison individuelle, toutes techniques confondues, n a crû que de 8 %, bien que ce soit un marché très porteur, alors que, pendant cette même période, la maison bois a crû de presque 100 %. On est passé de 5 000 unités en 2000 à 9 800 maisons bois en 2004. Les maisons ossatures bois (MOB) occupent ¾ du marché de la construction bois.

12/87 L objectif pour la France est de passer à 15 000 maisons/an à l horizon 2015. 3.3.3 PRIX D après l enquête d AFCOBOIS du premier semestre 2005, les prix moyens TTC sont pour les maisons à clos couvert de 883 le mètre carré habitable et pour les maisons livrées clé-enmain de 1 325. Ces prix sont proches du prix moyen de la maison individuelle qui est, toutes techniques confondues, inférieur à 1 000 le mètre carré habitable. La préfabrication permet en général de raccourcir la durée du chantier mais oblige les entreprises à être bien organisées. Les équipes de montage doivent être polyvalentes. 3.3.4 REPARTITION GEOGRAPHIQUE DE LA DEMANDE Figure 5 : Répartition géographique de la demande des constructions bois (Source : Wood surfer n 30, octobre/novembre 2005) Les résultats de l étude Caron Marketing de 2002 sont à réévaluer. En effet, comme le montre la carte de la Figure 5, les principale zones ou il y a une forte demande pour la construction bois sont principalement les littoraux atlantiques et de la Manche. Dans certaines zones comme par exemple les Alpes ou les Vosges, les demandes de construction bois sont également importantes. La construction bois étant dans ces zones montagneuses une tradition. En revanche, certaines zones restent «désertiques», notamment la région Centre. Dans ces régions, un des principaux freins à la construction bois serait la difficulté d obtenir un permis de construire.

13/87 3.3.5 REPARTITION GEOGRAPHIQUE DES CONSTRUCTEURS : Figure 6 : Répartition des constructeurs de Maison Bois (Source : Caron Marketing 2002)

14/87 3.4 CONSTRUCTION À L ÉTRANGER Dans les pays du Nord de l Europe (régions fortement boisées en résineux), depuis tout temps on construit en bois (chalets notamment). Dans cette partie de l Europe, 95% des maisons sont en bois. Dans les pays à forte couverture forestière d Amérique du nord (Etats Unies, Canada), par la volonté de s installer rapidement et les techniques apportées par les immigrants européens, la construction bois c est très vite développée. En effet, le système plate-forme (Ossature bois) issue de la technique des bois courts permet d avoir aujourd hui plus de 90% des constructions réalisée en bois. Au Japon, 50% des maisons sont en bois. On présente ci-dessous les résultats d une enquête réalisée par le CNDB en Octobre 2003 sur le marché de la construction individuelle dans le monde. Tous les chiffres datent de l année 2002. Pays Total de maisons individuelles Total de maison Bois MOB Consomation de bois USA 1 330 000 100% 1 263 500 95% 1 225 600 97% 0,440 m 3 /H Canada 123 075 100% 116 920 95% 113 400 97% 0,660 m 3 /H Japon 800 000 100% 424 000 53% 55 000 13% 1 m 3 /H Finlande 10 440 100% 9 400 90% 7 520 80% 1 m 3 /H Suède 10 500 100% 10 185 97% 9 165 90% 0,430 m 3 /H Norvège 12 000 100% 11 400 95% 10 260 90% 0,600 m 3 /H Allemagne 155 592 100% 19 600 13% 9 800 50% 0,210 m 3 /H Autriche 14 900 100% 5 270 35% 2 650 50% 0,680 m 3 /H Angleterre 195 900 100% 25 000 13% 23 000 92% 0,160 m 3 /H France 155 000 100% 6 600 4% 4 900 74% 0,183 m 3 /H Tableau 3: Etude du CNDB d octobre 2003 3.5 LA CONSTRUCTION BOIS ET LA COMMUNICATION

15/87 3.5.1 PUBLICITE Plus de 12 ans après un mémorable «le bois avance», les professionnels retrouvent les chemins de la communication. Car si la modernité technologique était l enjeu des années 90, aujourd hui, le bois se place dans un contexte environnemental. L objectif est de tordre le cou aux idées reçues et de démontrer que l utilisation du bois pour la maison est source de bien être, grâce à des spots télévisés et des publicités destinés à sensibiliser un plus large public. Le leitmotiv de la campagne actuelle : «Le bois c est essentiel» Figure 7 : Campagne de publicité Le bois c est essentiel Une bonne communication est requise pour le développement de la maison bois. Inévitable soit-elle, la communication auprès du grand public doit être concise, compréhensive et argumentative. Beaucoup de préjugés sur le matériau bois persistent (résistance aux champignons et insectes, coût trop élevé, peur du feu, fragilité, mauvaise image sociale, entretien, formalité administratives ). Cependant, le contexte est favorable car les consommateurs sont de plus en plus nombreux à vouloir un habitat convivial, chaleureux et authentique. La maison bois répond parfaitement à ces aspirations. 3.5.2 LES ASSOCIATIONS :

16/87 3.5.3 LES MAGAZINES : 3.5.4 LES SALONS Figure 8 : Couverture des principaux magazines traitant de la construction bois Salon Maison Bois à Angers du 13 au 16 octobre 2006 http://www.salon-maison-bois.com/ Salon Européen du bois à Grenoble du 19 au 22 avril 2007 http://www.salondubois.com/home.php Salon Bobat à Paris du 8 au 10 novembre 2006 http://www.bobat.fr

17/87 4. PRINCIPES CONSTRUCTIFS UTILISES AUJOURD HUI Selon les techniques, la structure porteuse peut utiliser du bois : - en position verticale (colombages, poteaux-poutre ou ossature bois (plate-forme), - en position horizontale (rondins ou madriers empilés). 4.1 COLOMBAGES Figure 9 : Maison à colombages Apparue en France au Moyen-âge, présent dans les centres historiques de nombreuses villes, ce mode de construction est encore utilisé dans certaines régions (Alsace, Normandie, Bourgogne). Les éléments porteurs de la structure en bois sont assemblés par tenon et mortaise et chevillés. Ils permettent la construction de plusieurs étages. Les espaces entre les pièces de bois sont remplis de divers matériaux : isolations, torchis, briques. La structure repose sur un élément de bas horizontal : sablière (1) qui repose elle-même généralement sur un élément maçonné rehaussé du sol ou sur un rez-de-chaussée entièrement maçonné. Un deuxième élément horizontal se situe à hauteur d étage : la sablière d étage (4) reçoit les solives (2). Le sol de l étage supérieur commence au niveau de la sablière de chambrée (3). D autres éléments de la structure portent des noms issus du langage du compagnonnage : poteau de fond (5), tournisse (6), décharge (7), guette (8), potelet ou tiers-poteau (9) ou encore croix de Saint-André. Figure 10 : Vue en 3D d une structure à colombage Concerne aujourd hui principalement la réhabilitation (sauf en Alsace) Jonction entre la structure et les remplissages critique Difficulté de passage des fluides. Isolation thermique rapportée.

18/87 4.2 POTEAUX POUTRES Ce principe constructif très répandu en France, s inspirant des colombages, permet une liberté beaucoup plus grande au point de vue des aménagements. En effet, ce système autoportant constitué de poteaux et de poutres de large section, consiste à créer une sorte de grande structure ouverte supportant les cloisons, les planchers et la toiture. L aménagement peut être fait comme on le souhaite (large espace ouvert, petite pièce, grande baie vitrée ). Les cloisons (non portantes) peuvent être posées au moment opportun (budget, modification familiale...). Figure 11 : Structure Poteaux - Poutres Le contreventement (entre ces pièces de bois) est assuré grâce à la rigidité des assemblages, à l aide de croix de saint André (bois ou en acier), ou encore, par le remplissage de certaines parois (panneaux ossature bois). En effet, malgré la non portance des parois, elles peuvent contribuer à la rigidité de l'ensemble. Les pièces de structure sont en générale préparées en atelier et assemblées sur chantier avec une grue. Après les fondations, on monte la structure portante, sur laquelle on construit le toit. Les murs ne sont montés qu une fois le toit achevé, à l abri des précipitations. Figure 11 : Maison Poteaux Poutres On retrouve cette technique dans des grands ouvrages tels que les halls de sports, les piscines, les bâtiments industriels et tous les types de bâtiments où les éléments structurels doivent franchir des portées importantes (actuellement, en bois lamellé-collé, on peut atteindre des portées de plus de 100 mètres). On peut également utiliser cette technique dans des bâtiments de petites envergures (habitat individuel). En effet, le bois massif utilisé dans une maison ossature bois permet une portée atteignant environ 10 mètres. Avantages : Système structurel en bois massif ou reconstitué Dissociation de la structure et des remplissages Possibilité de larges baies vitrées Très grande diversité architecturale Possibilité de réaliser des portées exceptionnelles Rapidité d'exécution Cloisons et parois peuvent être modifiées à volonté Structure apparente (détection des points de ruptures ou d attaques des bois)

19/87 Désavantages : Nécessité d'utiliser du matériel lourd lors du chantier (grue) Assemblages (poteaux poutres remplissages) critiques Difficultés pour le passage des fluides Structure apparente (nécessité d utiliser des bois de bonne qualité) Prix plus élevé 4.3 MAISON A OSSATURE BOIS (PLATE-FORME OU MOB) 4.3.1 SYSTEME CONSTRUCTIF Figure 12 : MOB La construction à ossature bois est une technique moderne développée aux Etats-Unis depuis une centaine d année. En effet, emmenée sous forme d ébauche sur le continent américain par les émigrants européens, la construction à ossature bois dite plate forme est revenue très améliorée en Europe. Cette technique, qui fait appel à des bois relativement courts, s est rapidement imposée comme système constructif principal et domine aujourd hui le marché de la construction résidentielle. Son succès s explique par l apparition de nouveaux matériaux comme le contreplaqué ou la plaque de plâtre cartonnée. Les progrès accomplis dans les fixations (clou torsadé) et les connecteurs métalliques ont également contribué à cette réussite. La maison à ossature bois, ou à ossature plate-forme se distingue des autres systèmes constructifs par les montants de son ossature qui ne font que la hauteur de l étage. Les murs porteurs de chaque niveau portent le sol de l étage supérieur et ainsi de suite. Au fur et à mesure du chantier, chaque niveau horizontal sert de plan de travail, de plate forme, pour l assemblage et le montage des éléments verticaux de l étage suivant. La maison se construit niveau par niveau avec, à chaque fois, une plate-forme qui est à la fois le plancher de l étage à venir et le plafond pour l étage déjà construit. Les planchers reprennent la charge verticale de l ossature.

20/87 Grâce à cette technique, il est maintenant possible de réaliser des immeubles de 4 ou 5 étages. Chacun des composants de l ossature plate forme joue un rôle très précis, Figure 13. De nombreuses variantes peuvent être mises en œuvre. Figure 13 : Coupe de détail d'un mur ossature

21/87 Les fondations des maisons bois peuvent être les mêmes que celles des maisons maçonnées. La construction commence alors au-dessus de la surface maçonnée (chape flottante ou plancher béton sur vide sanitaire, cave ou garage). Le plancher peut également être réalisé en bois sur mur périphérique béton ou sur pilotis. Cependant, une barrière d étanchéité (m) (feutre coupe capillarité) doit être positionnée entre la première pièce de bois (n) (pièce de bois traité classe 4) et la maçonnerie. Cette lisse basse (ou semelle) sera fixée dans la maçonnerie comme le stipule le DTU 31.1. Aujourd hui, les entreprises cherchent à standardiser les sections utilisées dans le but de réduire les coûts. Les murs sont composés d une lisse basse (q), de montants (t) horizontaux d entraxe de 400 ou 600 mm, d une lisse haute (q) et d une lisse de ceintrage (z) (pour lier en haut tous les pans de mur), Figure 13. Figure 14 : Coupe d un mur ossature De façon générale, lorsqu il y a une ouverture, un montant est ajouté de chaque côté de celleci. Un deuxième est positionné pour supporter le linteau. Des montants sont ensuite placés dans le but de supporter l ouverture et de récupérer la trame de 400 ou 600 mm choisie, Figure 14. Il est impératif de respecter la trame pour reprendre les panneaux de contreventement (panneaux d OSB de dimension 1200 mm) et les rouleaux d isolation. Les plaques de plâtre cartonnées de type BA (bords amincis) souvent utilisées pour le parement intérieur ont également des dimensions de 1200 mm. Le contreventement (stabilité) de l'ensemble de la structure est assuré par des panneaux, voile travaillant en panneau dérivé du bois de type OSB ou contreplaqué d une épaisseur de 8 ou 10 mm, fixés sur les montants de l ossature à l aide de vis, de pointes ou d agrafes. Sa fonction est de reprendre les efforts horizontaux dus au vent et de les transmettre aux fondations. A l extérieur, un film pare-pluie est agrafé directement sur le panneau de contreventement. Il sert à étanchéifier l ensemble de l habitation contre les intempéries. Grâce à ce film, le vent ou la pluie ne pénètre pas à l intérieur de l habitation et ne dégrade pas l isolation ou la structure.

22/87 En revanche, ce film doit être perméable à la vapeur d eau pour éviter toute condensation dans l isolant. Entre le parement extérieur et le pare pluie, une lame d air réalisée grâce au lattage pour le bardage permettra de faire circuler l air autour de la maison (pas de condensation ni d humidité). Les principaux revêtements extérieurs utilisés sont des bardages en bois massif (peint, traité thermiquement, brut ) ou, comme pour les habitations dites traditionnelles, un crépi enduit. On peut également le réaliser en brique (Etats Unis) ou encore en bardage plastique. Ces revêtements n ont pas de rôle structurel. En revanche, comme ils sont directement exposés aux intempéries, leur fonction est de protéger le bâtiment. Ils jouent également un rôle esthétique. Le vide entre les montants d ossature est rempli par un isolant en plaques semi-rigides (épaisseur d environ 120 mm). Cette technique permet d augmenter la surface habitable (isolation ne venant pas en surépaisseur). Pour augmenter l isolation et supprimer les ponts thermiques, un second isolant sous forme de plaque peut être placé entre le revêtement intérieur et l ossature. A l intérieure, un film freine-vapeur est placé sur l isolant et l ossature pour empêcher toute humidité provenant de l intérieur de la maison de s infiltrer dans l isolant. Un tramage directement fixé sur l ossature est réalisé pour permettre l assemblage du revêtement intérieur. Entre celui-ci on place les réseaux (chauffage, électricité, domotique, etc.). Les principaux revêtements intérieurs utilisés sont des plaques de plâtres (de type BA 13) ou des bardages en bois massif. Ces éléments sont directement fixés sur l ossature (côté intérieur). Leur fonction est de protéger l ossature et l isolation et de servir de support aux éléments de finition (peinture, papier peints). La préfabrication en usine de ce système constructif peut être partiel (panneaux ouverts) ou totale (panneaux fermés). Les délais de construction sont dès lors fortement réduits et la qualité du travail mieux garantie. Avant la pose du plancher ou de la charpente, on pose une lise haute pour solidariser tous les pans de mur entre eux. Entre chaque étage, on fixe un plancher composé de solives placées à intervalles réguliers. L entraxe des les solives est déterminé par leur portée, leur largeur ainsi que les charges d habitation. La dimension du panneau de plancher peut également jouer un rôle dans la détermination de l entraxe. En effet, la jonction entre panneaux de plancher devant se faire sur une solive, la longueur utile des panneaux dont pouvoir être un multiple de l entraxe. Les entraxes les plus courante sont de 600 mm, 400 mm ou encore 300 mm. En fonction d où se trouve ce plancher, on place une isolation thermique (rez de chaussée) ou acoustique (étage). Un dispositif anti-déversement sera mis entre les solives (entretoises, feuillard métallique ). Les panneaux de plancher ont un rôle de contreventement horizontal. Ils transmettent également les charges d habitation au mur.

23/87 Les murs d étages ou la charpente seront directement assemblés et fixés sur cette plate forme. Une construction en bois est en général très rapide à réaliser : en moyenne, pour une maison à ossature bois classique, 12 à 16 semaines suffisent alors qu un chantier traditionnel en maçonnerie dure plus de 6 mois. 4.3.2 LES TYPES DE PREFABRICATION Prédécoupés, mi-usinés Prédécoupés et préparés en atelier. Souplesse de mise en œuvre : tous les plans, toutes les géométries sont possibles. Aucun moyen de levage et logistique très réduite. Demande une main d œuvre très qualifiée, avec une connaissance globale de tous les corps d états. Panneaux ouverts L ossature est préfabriquée en atelier (lisses et montants assemblés). Réalisation en atelier à l abri des intempéries, avec un matériel et une logistique optimisée. Les panneaux sont ensuite montés sur le site. Les panneaux restent légers et facilement mis en œuvre à la main. Demande un peu plus de logistique (plans d ateliers, transports, etc.) Panneaux semi-fermés L ossature est préfabriquée en atelier, avec tout ou partie du parement extérieur. Rapidité du clos-couvert (chantier). Fiabilité de la géométrie de la structure et des liaisons. Nécessite une logistique plus importante. Moyens de levage indispensables.

24/87 Panneaux fermés Les panneaux sont préfabriqués et finis en atelier sur leurs deux faces. Tous les avantages du travail en atelier (confort, fiabilité, délais, moyens techniques, etc.). Réduction du temps de chantier (montage uniquement). Moyens de levage plus importants. Assemblage des panneaux sur site plus délicat. Avantages : Figure 15 : La préfabrication des murs ossature bois Système léger Dissociation des fonctions du mur Isolation intégrée Facilité de passage des fluides Grande liberté de formes Prix compétitif Construction d'immeubles collectifs à plusieurs niveaux Désavantages : Enjeu important des revêtements extérieurs (coût, aspect) Mise en œuvre délicate nécessitant une main d œuvre qualifiée 4.4 RONDINS OU MADRIERS EMPILÉS Les chalets massifs empilés sont constitués de pièces de bois posées horizontalement dans le but de former un mur en bois massif d'une épaisseur comprise entre 5,6 cm et 9 cm. Figure 16 : Maison en rondins

25/87 Aujourd hui, les madriers sont pré-usinés pour être directement emboîtés sur chantier par rainureslanguettes. Ils sont assemblés à mi bois dans les angles et liés entres eux par des tiges filetées. L ensemble étant solidement ancré au sol. Les madriers peuvent être constitués de pièces massives, contres-collées ou lamellées-collées (le cœur étant toujours placé vers l extérieur pour éviter les risques de fentes). Figure 17 : Vue en 3D d une structure en madriers Les bois généralement utilisés ont une humidité comprise entre 17 et 20% (12% pour les contrecollés). Lors du montage et durant l année qui suit, s opère un tassement en raison du séchage du bois et suite aux charges auxquelles la structure est soumise. Ce tassement varie selon les cas de 2 à 8 cm par mètre de hauteur. Il est donc nécessaire de trouver des solutions constructives et de prendre des précautions lorsque l'on incorpore des éléments fixes en bois debout (menuiseries, escaliers) ou en matériau inerte (maçonnerie...). En effet, ces éléments ne doivent pas être écrasés lors du tassement. Bien que le bois soit un bon isolant, il n est pas suffisant pour isoler une maison moderne ; les murs comportent donc un isolant intercalé (polystyrène, polyuréthanne, laine de roche rigide) entre les madriers et l habillage intérieur en bois massif (qui rappelle l aspect extérieur). Il existe aussi des madriers composites contrecollés avec un isolant. Figure 18 : Chalet en madrier (Suisse) L ossature intérieure peut-être porteuse en lieu et place des madriers. Les épaisseurs de madrier varient de 45 mm à 180 mm.

26/87 1 Madrier porteur en résineux traité classe 3, dimensions variables proche de 240x65 mm. 2 Coins assemblés en queue d aronde 3 Assemblage rainure-languette et bouvetées, profil droit ou arrondi. 4 Joint comprimable étanche en mousse. 5 Baguettes pour espace d air (fourrures) 6 Membrane Pare-pluie 7 Ossature murale pour fixer la cloison intérieure 8 Isolation panneau de laine de roche semi rigide. 9 Membrane Freine-vapeur Figure 19 : Exemple d un mur Madrier 10 Parement intérieur (plaque de plâtre type BA 13 ou madrier d épaisseur 45 mm). Les madriers intérieurs peuvent contribuer à la descente des charges. Avantages : Forte expression architecturale de l empilement et des angles Bon comportement thermique d hiver et d été (bonne isolation) Très grande rapidité d'exécution (2 à 3 jours) Construction sèche et, par conséquent, possibilité d'emménager rapidement Environnement très chaleureux Désavantages : Modifications difficiles à réaliser Difficulté de passage des fluides Prix plus élevé Tassement

27/87 5. CARACTERISTIQUES PHYSIQUES ET MECANIQUES DU BOIS 5.1 ESSENCES UTILISEES EN CONSTRUCTION 5.1.1 ORIGINE ET ESSENCES DES BOIS Les bois utilisés proviennent actuellement principalement d Europe du Nord. En effet dans ces pays, à cause du climat très froid, les bois ont une croissance très lente qui les rend beaucoup plus résistants que les bois indigènes. Leur filière bois étant également plus développée, ces pays peuvent nous fournir des bois de très bonne qualité. Les bois sont classés, séchés et moins cher que la même essence sur notre territoire. Pour le système à colombage et poteaux-poutre la plupart des résineux et certains feuillus comme le chêne et le châtaignier peuvent être utilisés. Dans la pratique le sapin, l épicéa, le pin et le douglas sont le plus souvent mis en œuvre. De ce fait, les essences de bois utilisées en construction sont, contrairement au passé, essentiellement des résineuses. On utilise encore un peu le chêne mais de façon confidentielle. Sapin, Épicéa : forêts de montagne (Alpes, Vosges, Jura, Pyrénées, Massif Central) Pin maritime : massif forestier des Landes de Gascogne Douglas : plantations du Massif Central Chêne, Hêtre : forêts de plaine Peuplier : plantations de vallées 5.1.2 LES ESSENCES RESINEUSES Epicéa (Picea excelsa) Aspect : Blanc jaunâtre, faiblement veiné, fil droit, grain fin Classe d emploi : Naturel : 1 Avec traitement : 2 Densité moyenne à 12% : 460 kg/m 3 Sapin (Abies pectinata) Aspect : Blanc, nettement veiné, fil droit, grain fin à moyen Classe d emploi : Naturel : 1 Avec traitement : 2 Densité moyenne à 12% : 460 kg/m 3

28/87 Pin maritime (Pinus pinaster) Aspect : Rosâtre plus ou moins prononcé, nettement veiné, fil droit, grain moyen à grossier. Classe d emploi : Naturel : 1 à 3 Avec traitement : 1 à 4 Densité moyenne à 12% : 540 kg/m 3 Pin sylvestre (Pinus sylvestris) Aspect : Brun-rouge plus ou moins prononcé, nettement veiné, fil droit, grain fin à moyen. Classe d emploi : Naturel : 1 à 3 Avec traitement : 1 à 4 Densité moyenne à 12% : 520 kg/m 3 Mélèze (Larix europaea) Aspect : Rosâtre plus ou moins prononcé, nettement veiné, fil droit, grain moyen. Classe d emploi : Naturel : 1 à 2 Avec traitement : 1 à 4 Densité moyenne à 12% : 600 kg/m 3 Douglas (Pseudotsuga menziesii) Aspect : Brun-rouge plus ou moins prononcé, nettement veiné, fil droit, grain moyen à grossier. Classe d emploi : Naturel : 1 à 3 Avec traitement : 1 à 4 Densité moyenne à 12% = 530 kg/m 3 5.1.3 LES FEUILLUS Hêtre (Fagus sylvatica) Aspect : Blanc jaunâtre à brun rougeâtre clair, uniforme, fil droit à peu ondulé, grain fin. Classe d emploi : Naturel : 1 à 2 Avec traitement : 1 à 4 Densité moyenne à 12% = 710 kg/m 3

29/87 Chêne (Quercus) Aspect : Brun jaunâtre, légèrement veiné, fil droit, grain grossier Classe d emploi : Naturel : 1 à 4 Avec traitement : 1 à 4 Densité moyenne à 12% = 710 kg/m 3 5.2 TYPES DE BOIS UTILISES EN CONSTRUCTION Le bois massif : Pièces de bois obtenues à partir de grumes ou de pièces de bois de plus fortes dimensions, par enlèvement de sciure ou de plaquettes dans le sens longitudinal, complété éventuellement par un tronçonnage et/ou un usinage supplémentaire en vue d obtenir le niveau de précision requis. Le bois lamellé collé : Elément structurel obtenu par collage de lamelles de bois dont le fil est généralement parallèle. Les poutres peuvent être à inertie constante ou à inertie variable Les poutres en bois lamellé-collé peuvent être composées soit de lamelles de bois massif de classes mécaniques identiques, soit de lamelles classes mécaniques différentes. Bois massifs contrecollés : Association par collage à plat de deux ou plusieurs lames de bois massifs dont les épaisseurs et sections unitaires ne sont pas réglementées par la norme NF EN 386 relative aux prescriptions de fabrication du lamellé collé. 5.3 CLASSEMENT D ASPECT Le classement d aspect répond à des exigences esthétiques, il repose sur des critères visuels relatifs à l aspect des faces et des rives. Ce classement se fait selon les singularités du bois liées : - à sa structure (nœuds, fils tors) : le nœud étant la singularité principale et il est apprécié à la fois en diamètre et en nombre, - au débit (flaches), - au retrait dû au séchage (gerces, fentes), - à des imperfections ou des altérations (poches de résines, bleuissement, échauffure, pourriture, etc.).