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La résistance d'une poutre en bois évoque plusieurs aspects qui contribuent à la maintenir dans son état initial. La flexion et le cisaillement font notamment partie des principales déformations d’une charpente en bois. Recommandations, calculs, techniques de pose, traitement préventif, choix des essences, … Le point avec ce guide !
Résistance d'une poutre bois : quelques données chiffrées
Exemple
Les modules de calcul de la résistance d'une poutre en bois sont particulièrement complexes. À titre d'indication, pour un bois résineux, une section moyenne de 10 à 30 cm avec une portée de 6,5 m peut supporter un poids allant jusqu’à 900 kg.
Les calculs varient selon les caractéristiques du bois. Toutes les essences n’ont pas le même coefficient de résistance à la compression et la même élasticité.
Bon à savoir : Le module de Young (module d’élasticité ou module de traction) est la constante qui relie la contrainte de traction ou de compression et le début de la formation d’un matériau. L’unité internationale pour les calculs avec le module de Young est le pascal (Pa). Comme les valeurs sont élevées, elles s’expriment en GPa et en MPa, GPa signifiant gigapascal et MPa mégapascal.
Recommandations
Le bois entrant dans l'ossature doit être massif et de section franche : il est fortement déconseillé d'utiliser un bois aggloméré, que ce soit en faîtière ou en ossature. Le choix d'une essence noble et appropriée contribue à la rendre durable.
La section des bois doit répondre à des dimensions spécifiques :
- Largeur moyenne : 22 à 200 mm ;
- Hauteur moyenne : 25 à 300 mm ;
- Longueur moyenne : jusqu'à 6 m et plus.
Conseils : La mise en œuvre d'une ossature en bois nécessite l'intervention d'un professionnel du bâtiment, qui engage sa responsabilité en cas de dommage.
La contrainte de flexion doit être prise en compte pour éviter une déformation. Des calculs sont réalisés par les professionnels pour assurer la résistance des poutres, et donc la solidité du bâtiment.
Techniques de pose d'une poutre en bois résistante
Il existe plusieurs techniques de pose, certaines plus durables que d'autres. Voici dans ce guide trois techniques durables et résistantes.
La technique du bois plein debout
Cette technique est utilisée pour créer des structures en bois assez massives, capables de reprendre des charges importantes et de libérer les espaces intérieurs. La méthode consiste à empiler des bois de petites sections (15x15 cm), liés entre eux à l'aide de rainures, de languettes et de clous en bois. L'ensemble de la pièce permet de supprimer les tassements souvent associés à l'ossature en bois.
La technique d'empilement
L'empilement des bois – notamment des troncs d'arbres (provenant uniquement de forêts bien gérées, certifiées FSC), écorcés et tronçonnés les uns sur les autres à l'aide de cales – forme un bloc homogène résistant et d'une grande section (la section des rondins peut atteindre 50 cm).
Ce mode constructif présente de nombreux avantages, notamment celui de l'économie de projet, du fait de la disponibilité et de la faible transformation du matériau.
Le poteaux-poutres
Le système poteaux-poutres est un modèle conventionnel et répandu : il s'agit d'une technique qui consiste à réaliser un squelette composé de poteaux reliés entre eux par des ceintures et des poutres. Cette technique présente des avantages notables, notamment sur les possibilités de choix d'isolants et des parois murales.
Résistance d'une poutre en bois : choix des essences
Les bois doivent être choisis en fonction de la section du tronc. En effet, il est fortement conseillé d'éviter l'aubier de toutes les essences, qui est une partie favorisant le développement des insectes xylophages. Pour le bois d'œuvre, mieux vaut employer le duramen (= partie interne du bois) des essences suivantes :
- pin sylvestre, noir, douglas et maritime ;
- mélèze ;
- noyer ;
- châtaignier ;
- chêne européen :
- robinier.
Remarque : Le choix du bois entrant dans l'ossature et donc dans la résistance globale du logement doit être une essence durable, séchée et locale. À défaut, orientez-vous vers un bois traité en usine. Dans tous les cas, le bois doit comporter moins de 12% d'humidité.
Reconnaître une poutre en bois fragilisée
Il y a plusieurs raisons de voir une poutre en bois détériorée ou fragilisée.
La déformation de l'aspect
Si un fléchissement est constaté, par exemple au milieu d'une poutre faîtière (la poutre est en forme d'arc), alors il faudra rapidement procéder soit au renfort de celle-ci avec un poteau de soutien, soit à son remplacement par un professionnel. Cela veut dire que la section de la poutre en bois n'a pas été judicieusement calculée en fonction des charges qu'elle porte.
Le pourrissement
Les xylophages sont des larves et insectes qui s'attaquent à votre bois pour s'y développer et s'en nourrir. Vous pouvez donc, après une inspection minutieuse de votre poutre en bois, de son essence et de la géométrie des trous, déterminer l'insecte à l'origine du pourrissement de votre poutre. Ces derniers peuvent varier de 1 à 10 mm selon l'espèce de l'insecte. La durée de vie de ces insectes est faible, mais ils se reproduisent rapidement. Ils peuvent ainsi mettre en péril la solidité de votre construction en attaquant la charpente. L’utilisation de produits en vente dans le commerce n’est pas toujours suffisante : il est souvent nécessaire de faire appel à des professionnels.
Lorsque la poutre en bois est apparente sur l'extérieur et soumise à des éléments tels que la pluie, l'apparition de bleuissements et de pourritures signifie que votre bois n'est pas traité ou très humide.
Dans tous les cas, votre poutre aura perdu de sa résistance, ce qui fragilise désormais votre structure et la stabilité de votre maison. Un diagnostic professionnel est alors recommandé afin de procéder aux réparations.
Traitement préventif d'une poutre en bois résistante
Les poutres extérieures
Elles doivent faire l'objet d'un traitement en lasure et en peinture écologique microporeuse.
Il faut également rehausser les bois des sols par des assises en béton ou en acier.
Enfin, les précipitations doivent être évacuées le plus rapidement possible afin d'éviter une stagnation des eaux sur les bois. De même, les surfaces horizontales doivent être limitées.
Les poutres intérieures
Pour limiter l'humidité sur le bois d'œuvre et de structure, il est conseillé de réaliser une ventilation et aération adéquate dans les pièces et charpentes. Ce facteur est important pour vous prémunir d'infestations.
Traitement du bois à l'huile de lin Consulter la fiche pratique
En conclusion
- Le calcul de la résistance des poutres est une vérification à réaliser avant tout coulage d’une chape à l’étage. De quoi éviter une flexion et donc une fragilisation de la charpente
- Lorsqu’une poutre est déformée par une force, une contrainte apparaît dans le bois : il s’agit d’une contrainte de flexion
- La résistance d’une poutre en bois peut aussi être impactée par des xylophages. Des traitements sont nécessaires dès que possible pour éviter un cisaillement
- La résistance d’une poutre en bois dépend notamment du mode de sollicitation (traction, flexion, compression), du degré d’humidité et de l’essence du bois