Construire avec le bois, la bonne idée

Le 18 avril 2018

Construire avec le bois
Il est une ressource inépuisable pour peu qu’il soit issu de forêts gérées durablement, ce qui est le cas en France. Sa modularité fait de lui un espace de créativité sans limite pour les architectes, les designers et les constructeurs. Sa douceur au toucher, ses formes et ses teintes chaudes le convertissent en enveloppe protectrice. À l’heure où l’impact de l’homme sur l’environnement et de l’environnement sur l’homme oriente les choix, le bois comme matériau de construction réconcilie authenticité et créativité, performances et sécurité, innovation et tradition.
Pourquoi sommes-nous séduits par le bois ? En souvenir d’heureuses vacances dans un chalet ? Parce que le bois sent bon ? Parce qu’au contraire du béton et de l’acier, le bois évite l’effet paroi froide ? Tout cela à la fois et plus encore. Le besoin inné qu’a l’être humain de vivre en communion avec son environnement naturel puise ses racines dans des temps reculés, lorsque l’homme faisait corps avec son milieu. L’avènement du béton, du plastique et des matériaux composites nous a éloignés de cette concorde instinctive, pourtant à même de nous procurer un vrai sentiment de confort et de quiétude. Il a fallu la rencontre entre l’urgence de protéger l’environnement et la démonstration scientifique des effets positifs de la connexion sensorielle avec la nature (la biophilie) pour que nous prenions conscience du formidable atout du bois dans le bâti. En 2015, le rapport mondial Human Spaces 1 a clairement mis en avant que les espaces de bureau qui intègrent des éléments de design naturel permettent d’accroître le bien-être des employés de 15 %, leur productivité de 6 % et leur créativité de 15 %. À Nantes, l’architecte Steven Ware a choisi le bois pour l’ossature et les planchers du futur bâtiment Kibori, gare Sud, parce que « c‘est un élément végétal et naturel qui favorise le bien-être au travail. » 2 Pourquoi ce qui s’applique aux espaces professionnels ne s’appliquerait-il pas aussi aux logements ?

Neuf, surélévation, extension : le bois répond présent partout

Structures, panneaux, vêture, menuiserie intérieure et extérieure, parement… dans une maison le bois peut se loger partout, être visible ou se rendre invisible, c’est selon. Matériau durable avec un large panel d’essences dotées de caractéristiques très variées, lorsqu’il est choisi comme squelette d’une habitation, elle peut traverser les siècles. En témoignent les maisons à colombage ou les vieilles fermes d’alpage, pour ne citer qu’elles. Sous toutes les latitudes, ses performances structurelles permettent au bois de s’adapter à de multiples situations de chantier, y compris les moins accessibles, et d’offrir une solution constructive personnalisée. L’appellation « maison bois » cache d’ailleurs quatre techniques de construction : l’ossature bois-plateforme, les poteaux-poutres, le bois massif empilé, le panneau massif lamellé-croisé (CLT). Toutes les quatre sont systématiquement combinées avec un isolant, un habillage intérieur (plâtre, lambris…) et un habillage extérieur (bardage, panneaux, enduit…).

L'ossature bois plateforme : la technique la plus utilisée

Le procédé de l'ossature bois consiste en l’assemblage de pièces de petites sections habillées de panneaux et ménageant des cavités creuses pour accueillir l’isolant (mur sandwich). Les pièces verticales (montants) et les pièces horizontales hautes, basses et médianes (traverses et entretoises) forment une trame régulière qui supporte planchers et toiture et sur laquelle est fixé un contreventement en panneau de particules, de contreplaqué ou d'OSB. L’isolant vient s’insérer entre les panneaux que recouvriront ensuite les parements intérieurs et extérieurs, en bois, en enduit, en acier ou encore en pierre. L’ossature bois offre une grande liberté d’aménagement des bâtiments à un ou plusieurs étages, dans le neuf comme dans l’ancien (extension, surélévation). Grâce à la standardisation des éléments, des trames, des assemblages et des détails d’exécution, ce système est devenu un mode de construction simple et sûr. Les atouts de l’ossature bois : la préfabrication en atelier, le court temps de mise en œuvre et l’intégration de l’isolant dans l’épaisseur du mur pour accroître la surface habitable.

Les poteaux-poutres : l’expérience ancestrale

La technique constructive des poteaux-poutres est l’héritière directe de l’antique procédé du pan de bois, dont l’existence est attestée à Pompéi avant sa reprise dans les maisons médiévales à colombages. Avec les poteaux-poutres, plusieurs pièces de sections massives autoportantes sont assemblées pour constituer le squelette de la maison. Le cas échéant, elles sont armées de profils métalliques en contrecollé ou en lamellé-collé. Espacés à intervalles réguliers (de 2,5 à 5 m), les poteaux-poutres forment une trame dans laquelle s'inscrivent les volumes de l’habitation. Les atouts des poteaux-poutres : une structure porteuse pré-taillée et pré-percée en atelier qui peut être levée en quelques jours, la possibilité de dessiner des espaces intérieurs spacieux et ouverts grâce aux poutres de grandes portées, ainsi que l’opportunité de parer les façades et les murs avec une grande variété de matériaux et de styles (verre, panneau de bois, brique, madrier empilé, béton cellulaire…). À noter, les systèmes ossature bois et poteaux-poutres peuvent être combinés.

Le bois massif empilé : un côté traditionnel

Bien qu’il se limite généralement à l’habitat diffus non urbain, ce système constructif ancien, qui se base sur une édification par empilage de rondins ou de madriers, séduit toujours, essentiellement dans les régions froides. Le montage se fait uniquement sur site (pas de préfabrication en atelier). Les pièces de bois mises les unes sur les autres constituent les murs porteurs et délimitent les espaces intérieurs en fonction de leur longueur. Si l’isolation doit ici se faire par une contre-cloison isolante à l’intérieur et/ou à l’extérieur, la massivité du bois et ses caractéristiques hygrométriques propres permettent déjà d’apporter une bonne réponse au confort thermique et à la salubrité. Dans une même habitation, il est possible d’utiliser à la fois le système de bois massif empilé, l’ossature bois plateforme et les poteaux-poutres. <

Le panneau massif lamellé-croisé (CLT) : un système « technologique »

Technique encore peu courante en France mais qui a déjà fait ses preuves en Allemagne et en Autriche, le système constructif en panneau massif lamellé-croisé (CLT) bénéficie des avancées technologiques récentes. Les panneaux naissent en atelier. Les éléments linéaires sont reconstitués par collage de lames de bois massif de forte épaisseur, à l’aide de machines à commandes numériques. Les panneaux CLT ainsi formés sont de grande dimension. Ils permettent de réaliser murs et planchers d’un seul tenant. Les atouts du panneau massif : de grandes performances mécaniques (notamment une grande résistance à la compression et au flambement, une très grande résistance aux efforts horizontaux induits par le vent, les séismes ou encore des dispositions architecturales particulières), de grandes capacités hygroscopiques (régulation de l’humidité), une isolation phonique et thermique de qualité (15 fois plus isolant que le béton) et une bonne étanchéité à l’air grâce aux plans de collage et à la masse de bois. Le procédé du panneau massif peut être associé à celui de l’ossature plateforme et d’une structure poteaux-poutres.
Construction bois empilé

L'ossature bois plateforme : la technique la plus utilisée

Le procédé de l'ossature bois consiste en l’assemblage de pièces de petites sections habillées de panneaux et ménageant des cavités creuses pour accueillir l’isolant (mur sandwich). Les pièces verticales (montants) et les pièces horizontales hautes, basses et médianes (traverses et entretoises) forment une trame régulière qui supporte planchers et toiture et sur laquelle est fixé un contreventement en panneau de particules, de contreplaqué ou d'OSB. L’isolant vient s’insérer entre les panneaux que recouvriront ensuite les parements intérieurs et extérieurs, en bois, en enduit, en acier ou encore en pierre. L’ossature bois offre une grande liberté d’aménagement des bâtiments à un ou plusieurs étages, dans le neuf comme dans l’ancien (extension, surélévation). Grâce à la standardisation des éléments, des trames, des assemblages et des détails d’exécution, ce système est devenu un mode de construction simple et sûr. Les atouts de l’ossature bois : la préfabrication en atelier, le court temps de mise en œuvre et l’intégration de l’isolant dans l’épaisseur du mur pour accroître la surface habitable.
Construction bois ossature

Les poteaux-poutres : l’expérience ancestrale

La technique constructive des poteaux-poutres est l’héritière directe de l’antique procédé du pan de bois, dont l’existence est attestée à Pompéi avant sa reprise dans les maisons médiévales à colombages. Avec les poteaux-poutres, plusieurs pièces de sections massives autoportantes sont assemblées pour constituer le squelette de la maison. Le cas échéant, elles sont armées de profils métalliques en contrecollé ou en lamellé-collé. Espacés à intervalles réguliers (de 2,5 à 5 m), les poteaux-poutres forment une trame dans laquelle s'inscrivent les volumes de l’habitation. Les atouts des poteaux-poutres : une structure porteuse pré-taillée et pré-percée en atelier qui peut être levée en quelques jours, la possibilité de dessiner des espaces intérieurs spacieux et ouverts grâce aux poutres de grandes portées, ainsi que l’opportunité de parer les façades et les murs avec une grande variété de matériaux et de styles (verre, panneau de bois, brique, madrier empilé, béton cellulaire…). À noter, les systèmes ossature bois et poteaux-poutres peuvent être combinés.

Le bois massif empilé : un côté traditionnel

Bien qu’il se limite généralement à l’habitat diffus non urbain, ce système constructif ancien, qui se base sur une édification par empilage de rondins ou de madriers, séduit toujours, essentiellement dans les régions froides. Le montage se fait uniquement sur site (pas de préfabrication en atelier). Les pièces de bois mises les unes sur les autres constituent les murs porteurs et délimitent les espaces intérieurs en fonction de leur longueur. Si l’isolation doit ici se faire par une contre-cloison isolante à l’intérieur et/ou à l’extérieur, la massivité du bois et ses caractéristiques hygrométriques propres permettent déjà d’apporter une bonne réponse au confort thermique et à la salubrité. Dans une même habitation, il est possible d’utiliser à la fois le système de bois massif empilé, l’ossature bois plateforme et les poteaux-poutres.
Construction bois lamellé croisé

Le panneau massif lamellé-croisé (CLT) : un système « technologique »

Technique encore peu courante en France mais qui a déjà fait ses preuves en Allemagne et en Autriche, le système constructif en panneau massif lamellé-croisé (CLT) bénéficie des avancées technologiques récentes. Les panneaux naissent en atelier. Les éléments linéaires sont reconstitués par collage de lames de bois massif de forte épaisseur, à l’aide de machines à commandes numériques. Les panneaux CLT ainsi formés sont de grande dimension. Ils permettent de réaliser murs et planchers d’un seul tenant. Les atouts du panneau massif : de grandes performances mécaniques (notamment une grande résistance à la compression et au flambement, une très grande résistance aux efforts horizontaux induits par le vent, les séismes ou encore des dispositions architecturales particulières), de grandes capacités hygroscopiques (régulation de l’humidité), une isolation phonique et thermique de qualité (15 fois plus isolant que le béton) et une bonne étanchéité à l’air grâce aux plans de collage et à la masse de bois. Le procédé du panneau massif peut être associé à celui de l’ossature plateforme et d’une structure poteaux-poutres.

Quelle(s) essence(s) de bois pour quel projet ?

Si de nombreuses essences peuvent, en théorie, être utilisées dans les constructions bois, cinq résineux se taillent la part du lion :
  • épicéa et sapin : bois de structure économiques, robustes et relativement légers, ils sont faciles à travailler et permettent de réduire la durée d’un chantier.
  • douglas : bien que légèrement plus cher, cet autre bois de structure, dont la ressource française est en développement, est parfois privilégié car il est naturellement durable lorsqu’il est purgé de son aubier. Il est également indiqué pour le bardage.
  • mélèze : bois de parement essentiellement, il a sensiblement les mêmes caractéristiques que le douglas avec un bémol, celui d’être souvent de provenance étrangère (Autriche ou Russie).
  • red cedar : bois sans nœuds, noble et cher, il est très prisé pour le bardage, même si sa teinte brun-rouge vire au gris argenté avec le temps (comme tous les bois d’ailleurs). Bémol : c’est un bois d’importation (Canada) et non une essence locale.
  • pin maritime ou sylvestre : cette essence, très largement plantée le long du littoral atlantique (forêt des Landes), et également présente dans la plupart des forêts de plaine, est surtout utilisée en bardage et en terrasse, associée à un traitement autoclave.
Ces cinq essences ne sont pas exclusives des grands classiques que sont le chêne, le peuplier, le hêtre ou encore le châtaignier, dont la forêt française est par ailleurs majoritairement constituée. Leur mise en œuvre et leur approvisionnement peuvent être plus exigeants. Indépendamment de sa destination (charpente, mur, bardage), le choix d’une essence dépend aussi du lieu de son implantation et du type de conception retenu, car le bois interagit avec son environnement. Il est donc nécessaire de maîtriser l’évolution d’une essence dans le temps. Il faut en particulier mesurer les nombreux paramètres qui influencent la reprise d’humidité du bois. Ils sont liés au climat (sec, tempéré, humide), au pouvoir drainant de l’ouvrage et au dimensionnement des éléments en bois (massivité). De la durabilité et de la longévité d’une essence dépend la pérennité de l’ouvrage. La durabilité naturelle et la durabilité conférée du bois sont des notions normalisées. La durabilité naturelle est définie comme la résistance d’une essence aux champignons de pourriture, insectes à larves xylophages et autres termites. Elle est mesurée sur le duramen et non sur l’aubier. Une essence dite « naturellement durable » ne l’est donc en réalité que partiellement, car son aubier est en général très sensible aux agents biologiques. C’est pourquoi, à cette durabilité naturelle, les industriels apportent une durabilité conférée par un procédé dit « de préservation » (trempage, badigeonnage, autoclave double-vide, vide-pression), soit pour renforcer la durabilité naturelle d’un bois, soit pour conférer de la durabilité à une essence non durable.

L’isolant : un choix primordial

Quel que soit le matériau de construction, aucune habitation n’est viable sans une isolation performante, à l’intérieur comme à l’extérieur. Simple peau en laine de verre, double peau en laine de verre et fibre de bois, triple peau en laine de verre, laine de roche et fibre de bois, chanvre, lin, laine de coton, liège, roseau, ouate de cellulose… les systèmes constructifs bois sont compatibles avec de nombreuses matières éco-responsables, en particulier le procédé d’ossature plateforme qui peut prendre en sandwich plusieurs couches d’isolants (on parle d’isolation répartie). En complément de l’isolation thermique, il est indispensable de mettre en œuvre côté extérieur une membrane pare-pluie (derrière le bardage) pour assurer une parfaite étanchéité à l’eau du mur. Côté intérieur, il est également très important de prévoir une membrane d’étanchéité à l’air (derrière le parement intérieur), afin de contrôler la migration de la vapeur d’eau vers l’extérieur.

On le voit, construire avec le bois présente un nombre d’avantages appréciables. Une condition cependant : ne pas se lancer seul, s’entourer de professionnels (architecte, maître d’œuvre, constructeur et charpentier/menuisier spécialisé) capables de maîtriser les techniques constructives et de garantir la parfaite étanchéité à l’eau, à l’air, et même au bruit de l’ouvrage terminé. Pour permettre à chacun de se renseigner sur les solutions, les essences, les isolants et les professionnels qualifiés, le centre de ressources d’Atlanbois – interprofession de la filière forêt-bois en Pays de la Loire – situé au rez-de- chaussée du Bâtiment B, sur l’île de Nantes, est une mine d’informations. Sont notamment présentés des échantillons de produits bois pour comprendre quelle essence est adaptée à quel projet.

Un annuaire des professionnels spécialisés dans la construction bois est également à disposition. Atlanbois organise par ailleurs chaque automne un événement grand public « Habiter Bois » (en 2018, du 5 au 14 octobre) et propose deux sites internet complets sur le sujet : www.atlanbois.com /www.habiterbois.fr
En construisant en bois, on participe à l’épuisement de la ressource
FAUX !
La forêt française est en croissance continue depuis plus de 200 ans, les prélèvements de bois sont très largement inférieurs à la production nette. De plus, les référentiels de certification forestière comme PEFC (Promouvoir la gestion durable de la forêt www.pefc-france.org) et FSC (Forest Stewardship Council www.fr.fsc.org/fr-fr), garantissent une gestion durable et intégrée des forêts, en incluant des critères de préservation et de restauration de la biodiversité.

À poids égal, le bois est plus solide que le béton
VRAI !
À poids égal, le bois est 6 fois plus solide que le béton armé. Sa résistance mécanique est liée à la composition et au positionnement de ses fibres, parallèles entre elles et orientées de manière longitudinale. Il présente également un ratio résistance mécanique/masse volumique très élevé. À résistance mécanique égale, le bois est le matériau de structure le plus léger. À titre d’exemple, une poutre en épicéa de 3 mètres de portée, capable de supporter 20 tonnes, ne pèse que 60 kg (contre 80 kg en acier et 300 kg en béton). Le bois permet donc de construire sur des sols peu porteurs ou en pente, et de réaliser facilement une extension ou une surélévation sur un bâtiment existant.

Le bois est moins résistant au feu que le béton, l’acier ou la pierre
FAUX !
Bien que combustible, le bois est un matériau sécuritaire et maîtrisé. Il présente une très faible conductivité (il transmet la chaleur 10 fois moins vite que le béton et 250 fois moins vite que l’acier). Par rapport aux autres matériaux de construction, le bois fait également valoir son faible coefficient de dilatation qui lui permet de conserver plus longtemps ses qualités mécaniques et de portance et assure une meilleure stabilité de l’ouvrage en cas de sinistre. En outre, sa combustion est lente, régulière et prévisible (0,7 mm par minute et par face pour l’épicéa par exemple), ce qui suggère de dimensionner les pièces de bois en conséquence selon la résistance au feu souhaitée. Il est par ailleurs possible de protéger le bois par ignifugation ou par des matériaux dits « écrans » qui accentueront l’effet retardateur. Enfin, le bois n’émet pas de dégagements toxiques lors d’un incendie, notamment parce que, en France, les colles utilisées dans les bois de construction sont présentes en très faible quantité et garanties sans formaldéhydes.
Le bois se conforme comme les autres matériaux à la législation en vigueur, notamment en matière d’environnement
VRAI !
La mise en œuvre des différents composants (ossature bois, charpente, bardage, menuiserie…) est réglementée par un DTU (Document technique unifié) qui précise les règles de l’art. De plus, comme tout matériau de construction, le bois répond aux exigences de la réglementation thermique (RT 2012, bientôt RT 2020). La RT 2012 impose des constructions BBC (Bâtiments basse consommation), avec un seuil maximal en Pays de la Loire fixé à 50 kWhep3/m2/an, ainsi qu’un confort thermique été comme hiver4. La future RT 2020 (ou son équivalent selon le nom qu’elle portera) prévoit un accroissement des performances environnementales des habitations pour tendre vers la maison passive. Elle prévoit aussi la réduction de l’impact carbone des matériaux utilisés. Le bois, déjà champion du stockage de CO2 – en moyenne, 1m3 de bois permet de stocker l’équivalent de 1 tonne de CO2 – sera par conséquent plus que jamais intéressant à l’avenir, avec, comme tous les matières biosourcées, un bilan carbone positif.
L’isolation avec une construction bois est moindre qu’avec un autre matériau
FAUX !
Le bois, faiblement conducteur, est le matériau de structure qui occasionne le moins de déperdition de chaleur. À épaisseur de matériau équivalente, il est 6 fois plus isolant que la brique, 15 fois plus que le béton, 450 fois plus que l’acier, 1700 fois plus que l’aluminium. Grâce à sa faible conductivité thermique, le bois, associé à un isolant, limite par conséquent très fortement la création de ponts thermiques. Si, en plus, l’isolant est inclus dans l’épaisseur du mur, comme avec le système de l’ossature bois plateforme, la surface du logement peut être augmentée. Autre atout, la construction bois permet de maîtriser l’étanchéité à l’air, essentielle pour atteindre un haut niveau de performance thermique, les liaisons murs/menuiseries, murs/charpente, murs/sol étant optimisées en atelier avant d’être de nouveau vérifiées sur site, lors du montage. Le seul petit bémol peut survenir lors des fortes chaleurs, l’été. La maison subit alors un phénomène de surchauffe que le bois, en raison de sa faible inertie, est susceptible de renforcer. Pour apporter un complément d’inertie, il est possible, par exemple, d’alourdir l’isolation intégrée à la cloison, d’opter pour des solutions constructives mixtes (plancher bois-béton, mur ossature bois/mur en pierres ou en brique…) ou encore de végétaliser la toiture si elle est en bois.
La construction bois réduit la durée et les nuisances d’un chantier
VRAI !
À l’exception du procédé de bois massif empilé, une construction en bois peut être, en totalité ou en partie, réalisée et assemblée en atelier, avant montage sur site. La préfabrication, concept répandu en France, a largement contribué à améliorer la qualité des ouvrages et à renforcer la compétitivité des solutions bois. Elle induit en effet de multiples avantages : délai de construction réduit, peu de dépendance à la météo, moins de nuisances pour le voisinage, moins de déchets générés, plus de précision dans la mise en œuvre et plus de sécurité pour les intervenants.
Dans une construction bois, l’isolation phonique est impossible
FAUX !
À l’intérieur d’une pièce, le bois a la capacité d’absorber les sons, les ondes sonores émises étant d’abord amorties par le bois avant de parvenir à l’oreille humaine. C’est la raison pour laquelle il est utilisé dans les salles de concert, les studios d’enregistrement ou encore les bibliothèques pour la correction acoustique. Cependant, le bois, matériau léger, reste sensible aux bruits extérieurs, en particulier aux basses fréquences (un camion qui passe dans la rue, la chute d’un objet chez le voisin du dessus…). Pour pallier cet inconvénient, les différentes solutions constructives font appel à des isolants souples, la plupart du temps en couches de différentes épaisseurs désolidarisées, de sorte qu’elles ne vibrent pas aux mêmes fréquences et atténuent la transmission du son. Ces isolants ont, pour la plupart, une double, voire une triple fonction protectrice : contre le bruit, la déperdition d’énergie et le feu. Pour le plancher, il est également possible d’associer le bois à des matériaux à fort inertie sous la forme d’une chape sèche (panneau fibres-gypses et fibre de bois) ou d’une chape humide (plancher connecté bois-béton).
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