J.A. LISKA
J.A. LISKA est chef de la division Wood Engineering Research, Forest Products Laboratory, Forest Service, USDA, Madison, Wisconsin, Etats-Unis. Le présent article s'inspire des notes documentaires citées à la fin.
Le bois, judicieusement employé, peut durer indéfiniment, comme l'attestent des maisons aux Etats-Unis encore en excellentes conditions après plus de 300 ans, et des constructions en bois au Japon en parfait état après plus de 600 ans. C'est principalement lorsque le bois est mal utilisé que des problèmes surgissent.
Force est malheureusement de constater que pour une foule de raisons inhérentes au système d'enseignement aux Etats-Unis le bois ne reçoit, en tant que matériau de construction, qu'une attention insuffisante dans les programmes de formation des architectes et des ingénieurs. Il est impossible de tirer un bon parti du bois sans en connaître les propriétés et les caractéristiques fondamentales. Les plans destinés aux constructions en acier ou en béton ne se prêtent pas à l'utilisation du bois et la méconnaissance des possibilités de ce matériau entraîne souvent une accumulation d'erreurs.
Nous ne voulons pas dire que le bois soit toujours mal employé. Certains architectes, ingénieurs et constructeurs ont appris les possibilités du bois et, parce qu'ils l'aiment et le comprennent comme matériau de construction, ils l'utilisent bien et utilement.
Là où le bois a été supplanté par d'autres matériaux comme par exemple dans la construction de maisons aux Etats-Unis, la raison en a été trop souvent attribuée au mécontentement du consommateur qui ne se soucie pas d'expliquer le problème mais, cherchant seulement à l'éliminer ou à le masquer, a tendance à accepter l'emploi de matériaux de remplacement. Malheureusement, le remède est souvent pire que le mal.
Par exemple, prenons le cas d'une peinture qui s'écaille à l'extérieur d'une maison parce que l'humidité relative est trop forte à l'intérieur. Le consommateur ne voit que le problème de la peinture et essaye de l'arranger en recouvrant l'extérieur de sa maison d'un produit imperméable. Mais il n'a pas résolu la difficulté de l'excès d'humidité, et ce n'est qu'une question de temps avant qu'il n'éprouve les mêmes ennuis.
La présence d'une humidité excessive constitue une source majeure de difficultés dans l'utilisation efficace du bois en construction. Qu'elle résulte d'une humidité relative excessive à l'intérieur de l'habitation et d'un pare-vapeur insatisfaisant dans les murs, d'un mauvais système de ventilation, d'une conception défectueuse de la construction qui emprisonne l'eau au lieu de la laisser couler, d'un traitement ou d'un système de finition inadéquat, elle crée des problèmes. Il peut s'agir de ruptures du feuil de peinture, de taches sur les surfaces de bois, ou d'une véritable pourriture du bois qui diminue la résistance de la construction et compromet son intégrité.
Si le bois est bien compris comme matériau de construction et que ses caractéristiques sont reconnues, les éventuels problèmes peuvent être éliminés ou les risques réduits. Lorsque le bois est utilisé en contact avec le sol ou dans des conditions où il atteindra un degré d'humidité élevé, des essences de bois résistant à la pourriture peuvent être utilisées ou bien le bois peut être traité avec des produits de préservation pour résister aux conditions d'environnement les plus sévères. Une bonne conception des structures avec des avancées de toit appropriées, le soin des détails pour éliminer les retenues d'eau, et une bonne protection des éléments très exposés peuvent contribuer de façon déterminante à une utilisation sans problème du bois dans la construction.
Le bois est un matériau combustible et il n'existe pas de traitement qui le rende incombustible. Cependant, pour les fortes sections, le bois brûle relativement lentement et, en cas d'incendié grave, il offre plus de protection aux occupants que d'autres matériaux qui peuvent perdre leur résistance et leur intégrité de structure. Pour les sections plus faibles, le bois peut être traité pour devenir plus résistant à la propagation de la flamme. Des constructions composites peuvent être mises au point pour parvenir aux niveaux requis de résistance au feu, et des détails de construction peuvent être incorporés dans les structures pour retarder la propagation du feu. En outre, il faut savoir que les gaz chauds et toxiques dégagés par la combustion du contenu d'une structure, même si elle est ignifugée, peuvent être mortels. Il semble donc préférable de se préoccuper de la sécurité des occupants en prêtant plus d'attention aux dispositifs de détection et d'alarme, ainsi qu'aux moyens appropriés d'évacuation, plutôt qu'à la combustibilité des matériaux utilisés dans l'ossature de la construction.
Aux Etats-Unis, le bois, comme matériau de revêtement extérieur des maisons, a été évincé des marchés par des produits concurrents, pour une grande part à cause de la faible durabilité des finitions extérieures. Le problème est partiellement dû à l'humidité, qu'elle soit extérieure ou qu'elle résulte d'humidités relatives intérieures élevées comme on l'a vu plus haut. La médiocre durabilité des vernis peut également résulter d'un choix erroné des essences, d'une mauvaise orientation du fil du bois ou des deux à la fois, de l'incompatibilité des systèmes de finition, et de méthodes de construction et d'entretien défectueuses. Des recherches démontrent les possibilités de finitions non filmogènes telles que les finitions naturelles et les hydrofuges qui rehaussent la beauté propre du bois. On a aussi mis au point des traitements qui stabilisent le bois contre la dégradation par les rayons ultraviolets et fournissent ainsi un meilleur subjectile pour les finitions.
L'un des avantages du bois est son aptitude à être facilement et rapidement assemblé en éléments de construction solides à l'aide d'organes de liaison mécaniques. Ceci est particulièrement vrai des résineux. Les feuillus sont fréquemment assemblés à l'état vert, ce qui procure une plus grande facilité d'assemblage mais risque de provoquer des fentes des éléments en bois et, par conséquent, une diminution de résistance de l'assemblage au moment du séchage. Les feuillus peuvent être assemblés secs s'ils sont prépercés, ou si l'on utilise des clous minces en acier à haute résistance, habituellement enfoncés à l'aide de marteaux lourds. Les organes d'assemblage ont été améliorés grâce à la recherche: on utilise des clous à tiges déformées ayant une plus grande résistance à l'arrachement, des boulons en acier à haute résistance, des connecteurs, des plaques d'assemblage pour les fermes, et des agrafes enfoncées mécaniquement. Les agrafes présentent des avantages pour assembler les feuillus car leurs pattes plus minces réduisent la tendance au fendage, à la fois au cours de l'enfoncement et du séchage.
Le collage sur chantier ne s'est pas révélé efficace pour assembler les éléments, surtout à cause des difficultés d'emploi et du manque de contrôle de qualité. Ces dernières années, on a introduit des systèmes de colles du type mastic qui offrent un intérêt considérable. Les meilleurs de ces systèmes de colles peuvent être utilisés aux basses températures, sur du bois brut humide, et sont apparemment durables et résistants à températures élevées. Utilisés avec un nombre limité d'organes de liaison mécaniques pour assurer la pression de collage, ils peuvent apporter une solution en vue de l'emploi plus efficace des feuillus dans la construction.
Les structures en bois peuvent résister aux plus fortes poussées, notamment en cas de tremblement de terre ou d'ouragan. Le principe est que tous les éléments de la structure doivent agir ensemble. Il est reconnu que le jeu laissé dans les assemblages mécaniques permet aux structures de fléchir légèrement sous la pression d'un choc sans grand dommage pour la construction. On sait aussi, selon des études de constructions après d'importants ouragans ou tremblements de terre, que si les organes de liaison mécaniques sont utilisés selon les règles, ils assureront l'intégrité de structure nécessaire. Des organes de liaison ou systèmes d'assemblage appropries doivent assujettir la structure du plancher aux fondations, les murs aux planchers, et le toit aux murs. Les éléments d'ossature sont ensuite revêtus de matériaux en feuilles correctement fixés pour réaliser l'unité de construction qui peut résister à ces charges importantes.
Dans les régions exposées aux ouragans, les dégâts provoqués par l'eau et les vagues sont souvent graves. Ils peuvent être réduits si la structure est construite sur des pilotis et y est solidement fixée, ou si l'on adopte une structure à poteaux dans laquelle ceux-ci constituent des éléments d'ossature continus, depuis l'emprise au sol jusqu'à la charpente. Les autres éléments de la construction sont solidement attachés aux poteaux afin que la structure résiste aux vagues et aux vents les plus violents.
Champignons et insectes
L'excellente aptitude du bois comme matériau d'ossature peut être contrariée par la détérioration due aux champignons et aux insectes. Par conséquent, si l'on veut utiliser efficacement le bois pour la construction d'habitations, il faut appliquer des méthodes qui réduisent ces risques; avoir recours à des techniques de construction qui évitent une humidification excessive des éléments; employer le bois de cœur d'essences naturellement durables; traiter correctement les essences moins durables avec des produits de préservation; éliminer les ennemis du bois par un traitement approprié. Une fois prises ces mesures de protection, le bois et les matériaux à base de bois peuvent être employés avec profit dans presque toutes les conditions d'utilisation.
LES CHAMPIGNONS
Maintes espèces de champignons attaquent le bois et, par un processus enzymatique, dégradent et décomposent sa cellulose et sa lignine, diminuant ainsi ses propriétés de résistance mécanique. D'autres champignons risquent de provoquer une décoloration de surface qui n'altère pas sérieusement la résistance du bois, mais réduit sa valeur commerciale et fait soupçonner une dégradation plus grave.
Les champignons peuvent provoquer trois formes de détérioration du bois: la pourriture brune, la pourriture blanche et la pourriture molle. Les hyphes des champignons de la pourriture brune et de la pourriture blanche se développent à travers les parois cellulaires dans de petits trous et les décomposent de l'intérieur, tandis que les champignons de la pourriture molle s'attaquent principalement à la couche centrale de la paroi cellulaire. Les champignons de la pourriture brune et de la pourriture molle attaquent surtout la cellulose du bois, alors que ceux de la pourriture blanche dégradent simultanément la cellulose et la lignine. Normalement les champignons de la pourriture molle ne modifient que légèrement la couleur du bois, bien qu'une couleur brun sombre apparaisse parfois, tandis que la pourriture brune et la pourriture blanche lui donnent une couleur brunâtre ou blanchâtre.
Lorsque le bois se décompose, les pertes de résistance sont beaucoup plus rapides que la perte de masse et peuvent atteindre 50 pour cent pour des pertes de masse de 5 à 10 pour cent. Toutes les propriétés ne sont pas affectées de la même manière; celles qui impliquent une absorption d'énergie sont plus sérieusement affectées, alors que la diminution de rigidité est beaucoup moins rapide.
Pour se développer, les champignons ont besoin de nourriture, d'humidité et d'une température favorable. Le degré d'humidité propice à la croissance est de 22 à 23 pour cent bien que de nombreux champignons requièrent des degrés d'humidité minimale plus près du point de saturation de la fibre. De nombreux champignons, cependant, sont capables de survivre pendant de longues périodes dans une humidité ou une sécheresse excessives jusqu'au rétablissement de conditions favorables à leur croissance. La plupart des champignons sont actifs à des températures allant de quelques degrés au-dessus de 0°C à 35°C, la température optimale étant de 30°C. Certaines espèces peuvent tolérer des températures supérieures ou inférieures et les champignons qui ont une grande tolérance aux variations des conditions d'environnement sont les principaux destructeurs du bois utilisé à l'intérieur des habitations.
LES INSECTES
Les principaux insectes destructeurs du bois dans les bâtiments sont les termites et les coléoptères. Les termites (fourmis blanches) sont largement répandus dans les régions tropicales et subtropicales et une cinquantaine d'espèces sur 2 000 provoquent un dommage économique majeur. Pour vivre, les termites ont besoin d'un environnement presque saturé en humidité; aussi, lorsqu'ils quittent leurs nids dans le sol, ils construisent des galeries abritées, qui sont un indice de la présence de termites ou d'une attaque des structures. Les températures optimales sont de 26 à 30°C et, alors que les termites tropicaux requièrent des températures de 20 à 22°C, ceux des climats tempérés peuvent supporter des températures proches du point de congélation.
La plupart des termites destructeurs du bois sont terricoles (termite souterrain), nichant soit dans le sol, soit dans le bois attaqué. Cependant quelques espèces peuvent vivre sans accès au sol et provoquer de sérieux dégâts aux constructions et aux meubles en bois.
Les termites endommagent le bois en y creusant des trous ou des galeries jusqu'à ce que l'élément en bois ne soit plus qu'une enveloppe. Leur préférence va normalement au bois initial, qui est plus tendre. La détérioration peut être très rapide, d'où la nécessité d'une vigilance constante pour assurer la protection des essences non traitées.
Les plus importants coléoptères destructeurs du bois sont les cérambycidés (capricorne des maisons), les anobiidés (petites et grosses vrillettes), les bostrychidés et les lyctidés (Lyctus). La destruction du bois est provoquée mécaniquement par les larves qui y creusent des galeries et vivent de sa substance. Le rythme de la destruction varie selon les espèces d'insectes, car la durée d'une génération, de l'œuf à l'adulte, peut aller de quelques semaines à quelques années suivant l'espèce, la nourriture et les conditions climatiques.
De nombreuses espèces de coléoptères ont besoin de degrés d'humidité du bois supérieurs au point de saturation de la fibre. D'autres se développent en milieu plus sec et sont plus dangereuses pour le bois. Les degrés d'humidité les plus faibles vont de 8 à 12 pour cent, selon les espèces de coléoptères. La température optimale pour beaucoup d'espèces est de 26 à 30°C. Des températures supérieures à 36°C sont mortelles pour toutes les espèces mais le temps d'exposition critique peut varier.
MÉTHODES DE PRÉVENTION ET DE LUTTE
Etant donné que la présence d'une certaine humidité est la condition majeure de la croissance des champignons et de beaucoup d'insectes, des précautions doivent être prises pour mettre le bois et les matériaux à base de bois à l'abri de l'humidité. Des techniques de construction appropriées doivent être utilisées pour éliminer tout ce qui peut retenir l'eau et faciliter le séchage du bois qui a été en contact avec l'humidité. Il faut prévoir une bonne ventilation de toutes les zones où la condensation de l'humidité peut avoir lieu. Des revêtements et des traitements hydrofuges peuvent également être utilisés pour empêcher l'absorption d'humidité.
Des fondations en béton coulé, des murs et des planchers sans fissures constituent une barrière contre les termites. Des écrans métalliques placés entre des pieux ou des murs antitermites empêchent l'accès des insectes à la partie supérieure du bâtiment. Un examen périodique doit être effectué pour détecter éventuellement des galeries qui révéleraient la présence des termites.
Dans certains pays, une mesure préventive courante consiste à empoisonner le sol pour éliminer les termites. Elle doit être répétée à intervalles réguliers pour maintenir la toxicité. Aux Etats-Unis, une mixture contenant un produit qui attire les termites et un poison, placée sur des piquets espacés de 5 pieds autour de la construction a donné des résultats encourageants. Des poussières non toxiques comme le gel de silice ou de l'argile fine provoquent la déshydratation et, par conséquent, la mort des insectes qui entrent en contact avec elles. Des insecticides par contact placés dans des pièces inhabitées par l'homme, ou qui ne sont pas utilisées pour entreposer des aliments, peuvent protéger le bois contre les coléoptères si la femelle tuée avant la ponte des œufs.
Le bois de cœur de certains bois possède une forte résistance naturelle à l'attaque des champignons et des insectes. Il importe d'identifier de telles essences dans les pays en développement afin de les utiliser dans les régions ou les conditions sont hautement propices à l'attaque de ces organismes. L'aubier de toutes les essences y est normalement vulnérable.
PRÉSERVATION DU BOIS
II est reconnu que l'emploi des produits de préservation peut poser des problèmes. Ces produits peuvent être dangereux pour l'homme, les animaux domestiques, les plantes utiles, les poissons et, en général, toute la faune. Les produits de préservation doivent donc être utilisés sélectivement et avec précaution en pleine connaissance des dangers qu'ils présentent.
Pour être valable, un produit de préservation du bois doit être efficace contre les divers organismes, le traitement doit avoir une certaine permanence, et la sécurité des humains doit être assurée. Le produit doit être appliqué de façon à obtenir une pénétration suffisante et un taux de rétention dans le bois suffisant; les propriétés d'inflammabilité et de résistance du bois ne doivent pas être modifiées sensiblement. S'agissant de certains produits à base de bois, le produit de préservation doit être compatible avec le système de colle ou avec les opérations de finition ultérieures. La compatibilité avec les méthodes d'assemblage ou avec d'autres matériaux utilisés avec le bois peut également être nécessaire.
Les composés en solution aqueuse qui remplissent les conditions fondamentales d'un produit de préservation comprennent les composés de bore, de fluor, de zinc, de cuivre et d'arsenic. La résistance au délayage par l'eau est souvent obtenue par l'addition de composés de chrome. Parmi les produits de préservation du bois en solution organique, la créosote joue un rôle très important là où son odeur et sa couleur sont acceptables, comme dans le cas des pieux et poteaux et d'autres emplois extérieurs. L'importance de l'odeur et de la couleur est moindre et peut même être négligeable dans le cas de produits de préservation composés d'huiles additionnées de fongicides et d'insecticides. Ces additions peuvent consister en certaines fractions de créosote. Dans beaucoup de pays, le fongicide en solution organique le plus important est le pentachlorophénol. Le pentachlorophénate de cuivre, les naphténates de cuivre et d'autres métaux, les composés d'étain et les composés de mercure en solution organique sont également utilisés. Les insecticides synthétiques par contact tels que la dieldrine, le chlordane et les composés d'ester phosphoreux en solution organique sont très efficaces contre les insectes xylophages.
L'efficacité et la permanence varient selon les groupes de produits de préservation et selon les organismes. Les seuils de toxicité varient également selon le produit et l'organisme, et des taux de rétention supérieurs au seuil sont souhaitables dans la plupart des conditions d'emploi. Par exemple, il est possible de prévenir le développement des champignons de la pourriture brune par des charges de 1 à 2 kilogrammes de composés de bore et de fluor par mètre cube de bois, et par environ 3 kilogrammes par mètre cube d'un mélange de chrome, cuivre et bore. Les champignons de la pourriture molle et du bleuissement sont plus tolérants à de nombreux composés que ceux de la pourriture brune ou de la pourriture blanche, tandis que les limites ¿le toxicité pour les larves de coléoptères sont généralement inférieures à celles que supportent les champignons. Les composes d'arsenic sont les substances en solution aqueuse les plus efficaces contre les termites.
Les meilleurs produits à base de créosote ont, pour de nombreux champignons de la pourriture brune et de la pourriture blanche, des seuils compris entre 5 et 10 kilogrammes par mètre cube, mais le seuil peut s'élever à 30 kilogrammes par mètre cube ou au-delà pour des espèces plus tolérantes. Le pentachlorophénol a des seuils de 2 à 3 kilogrammes par mètre cube pour de nombreux champignons, mais pour certains coléoptères le seuil est de plus de 10 kilogrammes par mètre cube.
MÉTHODES DE TRAITEMENT
La condition principale pour bien préserver le bois est d'obtenir une pénétration suffisante et une bonne distribution des substances toxiques à l'intérieur du bois. Lorsque des produits de préservation fluides sont appliqués, un échange se produit avec l'ai; contenu dans les tissus du bois; la facilité avec laquelle cet échange a lieu varie selon les essences. Les fluides peuvent être injectés à l'intérieur du bois par des méthodes sous pression, en réalisant le vide ou le vide suivi d'une pression élevée. Différentes méthodes ne mettant pas en œuvre la pression font appel a l'adsorption et à la capillarité du bois pour obtenir la pénétration. La diffusion est également importante dans le cas des sels en solution aqueuse. La durée nécessaire pour les traitements varie considérablement. La pulvérisation ou l'immersion peuvent être menées à bien en quelques secondes ou quelques minutes, les méthodes sous pression prennent des heures, le trempage dans des réservoirs ouverts prend quelques jours, et le procédé par diffusion nécessite des semaines. Les traitements sous pression confèrent le degré maximal de protection, les procédés de trempage ou d'immersion assurent une certaine pénétration, tandis que la pulvérisation ou le brossage sont des traitements de surface superficiels.
Aux Etats-Unis, une méthode sans pression comprenant une double diffusion semble prometteuse. Le bois vert est immergé dans une première solution chimique, puis dans une seconde. Les deux produits chimiques se diffusent dans le bois et réagissent entre eux pour former un composé toxique insoluble.
ELIMINATION DES ORGANISMES DESTRUCTEURS DU BOIS
Les dégâts causés au bois d'un bâtiment par différents organismes peuvent être arrêtés par l'élimination de l'un des facteurs nécessaires à la croissance, tels que l'humidité, ou par l'application de poisons ou de produits de préservation liquides. Des gaz peuvent être utilisés pour détruire les insectes xylophages s'il est possible de rendre les pièces étanches aux gaz ou de recouvrir le bâtiment d'une tente en matière plastique. Le gaz le plus couramment utilisé est le bromure de méthyle mais il est extrêmement toxique pour les humains et l'on escompte de meilleurs résultats aux Etats-Unis d'un traitement au dithiocarbamate méthyle de sodium. Les insectes et les champignons peuvent également être détruits dans le bois par la chaleur, à l'aide soit d'air chaud, soit de courants à haute fréquence. Sous certaines conditions particulières, les rayons gamma peuvent être utilisés.
Une fois l'attaque enrayée, il faut vérifier si les éléments sont suffisamment solides pour rester en place ou s'ils doivent être remplacés. Une détection et un traitement rapides de l'attaque réduiront évidemment le risque des coûteuses opérations de dépose et de remplacement.
Risques d'incendie
Aucun traitement connu ne peut rendre le bois incombustible, mais les recherches ont montré que dans beaucoup de conditions il peut être employé en toute sécurité comme matériau de construction et peut avoir un meilleur comportement au feu que des matériaux incombustibles.
EXPOSITION A LA CHALEUR
Exposé à une source de chaleur suffisamment intense, le bois brûle et il convient d'éviter son emploi lorsque l'incendie ou l'embrasement peuvent mettre des vies en danger. Une longue exposition à des températures élevées peut également entraîner une détérioration accompagnée d'une perte de résistance. Cette considération étant importante en matière de construction, une bonne règle consiste à éviter l'emploi du bois lorsque sa température risque de dépasser 75 à 100°C pendant des périodes prolongées.
EXIGENCES DE CONSTRUCTION
Dans les bâtiments, le bois peut jouer un rôle de matériau de construction, de protection ou de décoration, et le risque d'incendie qui y est associé ainsi que les mesures de prévention requises diffèrent dans chaque cas. Le comportement au feu souhaitable varie également selon qu'il est considéré en fonction de la sécurité de l'occupant ou de la conservation de la structure et de son contenu.
La résistance au feu est la propriété d'une structure et non des matériaux qui la composent. Il s'agit d'assurer que le feu pourra être circonscrit ou tout au moins, de garantir que le bâtiment supportera un incendie sans s'effondrer. La résistance est mesurée en termes de stabilité, d'intégrité et d'isolation thermique: la stabilité pour garantir la conservation de la structure; l'intégrité pour empêcher le passage des flammes et des gaz chauds dans les autres parties du bâtiment; et l'isolation pour garantir que les matières combustibles situées à proximité ne seront pas enflammées par la chaleur transmise. Il n'est pas toujours nécessaire que tous ces critères soient satisfaits. Dans un bâtiment, les éléments d'ossature tels que les poutres et les poteaux doivent répondre aux critères de stabilité, tandis que les murs et les planchers peuvent avoir à répondre aux trois critères pour garantir un comportement acceptable.
Les éléments de construction en bois peuvent posséder un degré élevé de résistance au feu. Par exemple, un poteau de sapin rouge européen à section carrée de 12 pouces de côté et de 10 pieds de long, calculé pour supporter une charge de 90 tonnes, aurait une résistance au feu d'environ 45 minutes. Un poteau en acier non protégé, calculé pour la même charge, ne tiendrait pas plus de 15 minutes. Le poteau en bois arriverait à la rupture par combustion et carbonisation, le poteau en acier par ramollissement dû à l'exposition aux températures élevées. Les performances des deux poteaux peuvent être améliorées en les enfermant dans un matériau isolant tel que le plâtre de vermiculite.
La vitesse de carbonisation du bois soumis à des conditions de température normalisées est d'un peu plus de 1/40 de pouce par minute pour les bois résineux les plus fréquemment utilisés dans la construction. Cette vitesse varie dans une certaine mesure selon les essences, particulièrement avec les feuillus qui peuvent faire preuve d'une résistance considérablement plus grande à la carbonisation.
Des essais sur des solives de plancher en sapin Douglas et en pin ont révélé l'existence d'une relation étroite entre la résistance au feu, les contraintes imposées et les dimensions des solives, qui permet de prévoir le comportement au feu grâce aux calculs. La pose d'un parquet en bois sur les solives augmentera leur résistance au feu, et des lames à parquet bouvetées se comporteront mieux que des lames à chant droit. Un plafond placé sous les solives accroîtra également la résistance au feu. Dans les petites maisons traditionnelles, des solives surmontant un plafond de plâtre sur lattes de bois et revêtues de lames à parquet à chant droit pourront satisfaire aux exigences d'intégrité et d'isolation pendant 15 minutes et résisteront à l'effondrement pendant 30 minutes. Lorsqu'une plus grande résistance est requise, elle peut être obtenue par l'addition de panneaux de placoplâtre de ½ pouce d'épaisseur sur le plafond, ou par du contre-plaqué ou du panneau de fibres dense de 3/16 de pouce d'épaisseur sur le plancher. Un degré supérieur de résistance au feu des planchers peut être obtenu en protégeant les solives et le revêtement de sol de l'inflammation au moyen d'une isolation protectrice.
Dans les murs et les cloisons des bâtiments, le bois peut procurer une large gamme de degrés de résistance au feu, selon le mode de construction. Si les murs sont revêtus de planches de 2 pouces, assemblées par rainures et languettes, le temps nécessaire à la pénétration du feu est d'environ 10 minutes. Une construction avec un double lit de planches de 1 pouce, séparées par une feuille de papier d'amiante, est efficace pendant 25 minutes. Les assemblages constituent le point faible de telles structures, et la résistance au feu peut être améliorée par l'emploi de panneaux. Des cloisons à ossature de bois, revêtues de contre-plaqué de ¼ à 5/8 de pouce d'épaisseur, peuvent résister à la pénétration du feu pendant des périodes de 10 à 25 minutes. Si les cavités du mur sont garnies d'une isolation à base de fibre minérale qui restera en place pour protéger l'ossature et le parement, la résistance au feu peut être portée à près d'une heure.
L'utilisation du bois pour les éléments d'ossature des bâtiments tels que les poutres et les poteaux a été limitée par l'insuffisance de bois de grande qualité. Cette tendance a changé récemment avec le développement de la construction lamellée-collée, et les poteaux, poutres et arcs en bois lamellé-collé trouvent une utilisation croissante. La résistance au feu d'une construction lamellée-collée, réalisée avec des colles appropriées, est similaire à celle des éléments en bois massif de dimensions comparables. La résistance au feu réelle des poteaux et des poutres sera influencée par la forme, l'essence, le type de colle, et les conditions de charge. La vitesse de carbonisation étant supposée constante au cours de l'incendie, on peut calculer la résistance au feu des poutres et des poteaux.
EXIGENCES EN MATIÈRE DE PROTECTION
La protection des bâtiments implique aussi bien la protection contre les intempéries que contre le feu. Dans la construction de la toiture, par exemple, le toit doit fournir une protection contre les intempéries et éviter la pénétration du feu provenant de l'incendie d'un bâtiment adjacent ou l'inflammation par rayonnement. On peut obtenir une bonne protection du planchéiage des toits à l'aide d'une couverture protectrice appropriée telle que du feutre bituminé à base d'amiante revêtu d'une feuille d'aluminium.
Les bâtiments comportant des revêtements extérieurs en matériaux combustibles doivent être espacés d'une distance suffisante pour éviter la propagation du feu d'un bâtiment à l'autre. Des recherches sur le rayonnement ont permis de déterminer des critères qui établissent des distances de séparation offrant toute sécurité. Lorsque les distances de sécurité ne peuvent être respectées, les murs extérieurs doivent présenter une résistance au feu appropriés.
Les portes posent un problème particulier en matière de protection, car l'accès qu'elles ont pour mission de ménager peut constituer une brèche dans une construction par ailleurs résistante au feu. D'une façon idéale, le bloc-porte doit avoir la même résistance au feu que la cloison dans laquelle il est inséré. Le bloc-porte doit remplir deux fonctions principales: premièrement, éviter la pénétration de la fumée et des gaz toxiques et deuxièmement, retarder le passage du feu dans les autres parties du bâtiment. Les portes qui satisfont aux essais de stabilité et d'intégrité sont appelées portes «coupe-feu», tandis que si elles se comportent de façon satisfaisante, sauf apparition de petits orifices, elles sont appelées portes «pare-flammes».
Dans les mêmes conditions d'exécution, les feuillus et les résineux conviennent également pour la fabrication des portes. Le point le plus faible des portes se situe autour des chants car, une fois la butée consumée, les flammes peuvent passer entre la porte et l'huisserie. Une méthode d'amélioration consiste à utiliser à ces endroits une peinture intumescente qui gonfle sous l'action de la chaleur et obture ainsi ces interstices.
EXIGENCES EN MATIÈRE DE DÉCORATION
Lorsque le bois est utilisé comme matériau de décoration, il ne remplit habituellement pas de fonctions structurales et le problème principal est donc de lui conférer une résistance à l'inflammation et: à la propagation de la flamme. La résistance à la propagation de la flamme peut être facilement améliorée par l'application de traitements ignifuges, soit par imprégnation, soit par traitement de surface. Beaucoup de ces traitements sont solubles dans l'eau et d'autres sont sensibles aux rayons ultraviolets, ce qui les prive de durabilité à l'extérieur. Les traitements peuvent aussi déprécier l'aspect du bois mais des études en cours donnent des résultats encourageants susceptibles de résoudre ces problèmes.
TRAITEMENTS IGNIFUGES
Le principal effet des traitements ignifuges sur le bois est de retarder le moment de l'ignition et de limiter l'inflammation de surface. Dans un incendie complètement développé, cependant, les traitements ignifuges n'ont pas d'effet sensible sur la vitesse de décomposition et de carbonisation du bois. Par conséquent, ces traitements sont les plus appropriés pour empêcher l'inflammation lorsqu'il y a un danger pour les occupants.
CONSIDÉRATIONS NON TECHNIQUES
Les problèmes techniques concernant le risque d'incendie que pose l'emploi du bois comme matériau de construction sont à peu près les mêmes dans le monde entier. L'interprétation et l'application des données de la recherche sur ces problèmes impliquent des décisions oui doivent tenir compte d'éléments tels que la possibilité de réalisation, les aspects économiques, l'importance du risque encouru, et le degré de protection disponible. Les questions économiques exigent qu'on ne porte pas seulement attention à la sécurité, encore que cela doive venir en premier lieu, mais aussi à la conservation du bâtiment, à l'étendue des dégâts, et aux frais de réparation. Tous ces facteurs impliquent une approche subjective, et varient d'un pays à l'autre.
Produits de finition
CARACTÉRISTIQUES
Les produits de finition du bois peuvent être rangés en deux catégories, chacune ayant ses caractéristiques et qualités propres. Les produits de finition filmogènes forment un feuil, une couche ou un revêtement sur la surface du bois et comprennent les peintures, les vernis et les laques ainsi que les overlays. Les produits de finition pénétrants - fongicides, antiseptiques et colorants pigmentés - ne laissent pas de couche ou de feuil en surface.
Les produits de finition tels que la peinture, qui est le produit de finition le plus largement utilisé, protègent le mieux contre la lumière du soleil et offrent le plus grand choix de couleurs. Lorsque ces revêtements ne sont pas poreux et restent intacts, ils retardent la pénétration de l'humidité et réduisent ainsi l'écaillage de la peinture, les taches par les extraits, et les variations dimensionnelles. Mais si les revêtements se craquellent, ils n'offrent aucune protection et rendent le bois encore plus vulnérable à la pourriture, car ce ne sont pas des produits de préservation. Les finitions filmogènes sont également susceptibles de former des cloques et de s'écailler. Leur coût est généralement plus élevé et elles demandent plus de soin lors de leur application que des produits de finition du type pénétrant.
Les peintures comprennent les systèmes à base d'huile ou de solvants et les finitions à base de latex ou d'eau. Elles sont toutes constituées d'un pigment en suspension dans le support qui forme un revêtement de surface opaque. Les revêtements transparents tels que les vernis phénoliques, alkydes, polyuréthanes ou époxydes peuvent également être utilisés pour les surfaces. S'ils mettent grandement en valeur la beauté et le veinage du bois, ils manquent de durabilité extérieure à la lumière du soleil. Les overlays en films à base de résine synthétique, qui sont collés à la surface du bois, présentent un grand avenir comme finitions de surface durables.
Sans aucune finition de surface ni traitement, la surface du bois exposée aux intempéries prend lentement une couleur grise et devient rugueuse. Les modifications ultérieures avec le temps seront négligeables, à moins que la pourriture ne s'installe. Un simple fongicide ou un produit de finition et de préservation pénétrant empêche la croissance des champignons ou des moisissures nui provoquent la couleur grise et met en valeur l'aspect du bois. La teinte peut être obtenue avec des colorants pigmentés pénétrants, sans cacher le grain du bois ou sa texture superficielle, ni recouvrir en aucune façon la surface du bois.
DÉGRADATION
Au cours des deux ou trois premières années d'exposition, les surfaces peintes se détériorent peu. Après cette période, l'effet de l'humidité, du type de subjectile, de la porosité de la peinture, ou de l'âge peut provoquer des défauts. Ceux-ci comprennent le craquèlement, le gondolage, le faïençage, l'écaillage, le claquage et le décollement du feuil de peinture.
La dégradation aux intempéries des produits de finition est un processus à multiples facettes qui, très schématiquement, comporte une photodégradation par la lumière du soleil, des effets de délayage, d'hydrolyse et de variation dimensionnelle par l'eau et des effets de décoloration et de dégradation par des micro-organismes. La dégradation par la lumière solaire résulte d'une photo-oxydation due principalement à la partie ultraviolette ou à haute énergie du spectre. La photo-oxydation provoque le faïençage et le craquèlement des revêtements transparents, un faïençage superficiel sur les surfaces peintes occasionnant le farinage ou l'érosion, et des surfaces rugueuses sur le bois. Le réchauffement et le refroidissement de la surface du bois dus à l'absorption de l'énergie rayonnante entraînent une migration d'humidité dans le bois qui favorise aussi sa détérioration.
Un moyen de retarder les effets adverses de la photodégradation est l'overlay pour le bois, à base de pigment et de polymère. Le polymère est transparent, n'absorbe pas les ultraviolets et a ainsi une durée indéfinie. Le pigment assure une absorption permanente des ultraviolets pour protéger le bois.
La particularité de construction la plus largement employée pour retarder la dégradation des finitions par la lumière solaire est l'avancée de toit. Une avancée de 4 pieds donne une protection presque complète aux deux tiers supérieurs d'un mur d'un étage. Puisqu'une durée plus longue de la finition peut réduire les frais d'entretien, le coût supplémentaire de l'avancée peut être facilement justifié sur le plan économique. Le bardage vertical peut également présenter quelques avantages car les planches laissent mieux couler l'eau et sont plus éloignées de la perpendiculaire par rapport à la lumière solaire incidente que dans le cas des parements à clin classique.
EFFETS DE L'HUMIDITÉ
Qu'elle provienne de l'extérieur ou de l'intérieur de la structure, l'eau peut affecter le comportement des revêtements de peinture. La pluie et la rosée viennent facilement en contact avec les surfaces extérieures, pénètrent dans le bois à travers les craquelures des finitions dues aux intempéries, particulièrement aux extrémités et sur les rives des planches, et entraînent le claquage et le décollement des finitions peintes. Même les variations saisonnières d'humidité relative peuvent provoquer des fentes à la surface du bois et les craquelures de la finition. Des fuites du toit, une mauvaise évacuation des eaux, et des barrages de glace sur le toit laissent l'eau pénétrer dans les parois, abîmer la peinture, et provoquer des décolorations dues au déplacement des extraits solubles dans l'eau et la pourriture.
L'eau intérieure peut attaquer les feuils de peinture par diffusion à travers les murs. Bien que cette eau puisse provenir de sources variées comme d'une pomme de douche ou d'une plomberie défectueuse, la source principale est la vapeur d'eau contenue dans le bâtiment. Cette humidité est attirée par les surfaces froides des murs extérieurs pendant l'hiver. Elle passe à l'intérieur des murs et se condense dans la cavité du mur ou sur le revêtement extérieur sous forme d'eau ou de givre. Avec le temps plus chaud, l'humidité provoque des cloques et le décollement de la peinture.
La maison type a de nombreuses sources de vapeur d'eau. Le mode de vie normal d'une famille de quatre personnes peut charger l'atmosphère de 12 litres d'eau par jour. Des chauffe-eau non ventilés, des séchoirs à linge et des humidificateurs ajoutent une humidité supplémentaire, tout comme des vides sanitaires mal conçus et mal ventilés.
Heureusement, la plupart de ces problèmes d'humidité peuvent être supprimés ou réduits par de bonnes pratiques de construction. Des toitures bien conçues et des installations de gouttières avec des solins correctement posés peuvent éliminer les fuites. Les barrages de glace peuvent être en grande partie évités par la réduction des pertes de chaleur à l'intérieur de l'habitation et par une ventilation adéquate des combles. De larges avancées réduiront l'humidification des murs extérieurs par la pluie et la rosée. Des produits hydrofuges peuvent être utilisés pour traiter des essences sujettes à la pourriture, particulièrement aux endroits où l'eau peut être emprisonnée, et aux extrémités des planches. De bonnes pratiques de construction contribueraient à éviter les retenues d'eau excessives.
Le principal moyen préventif contre les dégâts causés par l'humidité extérieure est un bon pare-vapeur, correctement installé et entretenu. Dans une construction neuve, une feuille de polyéthylène placée sur la face chaude du mur sera très efficace. Dans les constructions anciennes, la mise en peinture des surfaces des murs et des plafonds, spécialement avec une peinture à base d'aluminium, réduira la transmission d'humidité. Une bonne ventilation du grenier et du vide sanitaire éliminera la formation de vapeur d'humidité. L'humidité relative intérieure, certainement excessive au cours de l'hiver sous les climats rudes, doit être évitée. Lorsque l'humidification de l'espace intérieur est pratiquée pour des raisons de confort, un juste équilibre doit être maintenu entre l'humidité relative intérieure et les conditions extérieures si l'on veut éviter de sérieux problèmes de peinture.
II ressort de ce qui précède, que les dégâts éventuels se produisent lorsque sont appliqués des feuils de peinture. Les finitions pénétrantes sans feuil de surface n'emprisonnent pas l'eau dans le bois et, par conséquent, ne posent pratiquement pas de problèmes de ce genre.
CHAMPIGNONS
Les champignons, qui se développent lorsque le degré d'humidité et de température sont favorables, peuvent provoquer une décoloration des surfaces de peinture. Habituellement, cela n'endommage pas la structure ou la finition mais nuit à son aspect. Lorsqu'une humidité excessive est emprisonnée, les conditions deviennent favorables à la pourriture qui peut causer des problèmes de structure. Normalement on l'évite par l'emploi de bois de cœur ou d'essences résistant à la pourriture dans les régions présentant un grand risque, ou par le traitement du bois avec des produits de préservation hydrofuges. L'apparition de champignons sur les finitions peut être évitée par l'adjonction de fongicides au produit de finition lui-même.
Organes et techniques d'assemblage
On dispose d'une somme considérable d'informations sur les caractéristiques d'une grande variété d'organes d'assemblage, particulièrement sur la façon de les utiliser avec des bois résineux. Dans les pays en développement, cependant, la plupart des maisons seront construites avec des bois de feuillus, et il faut analyser les facteurs qui influencent l'utilisation des organes d'assemblage avec ces essences. Les problèmes sont relatifs à la densité, à la dureté, au retrait des bois de feuillus aussi bien qu'aux conditions économiques et sociales et aux possibilités de formation et d'expérience.
RELATIONS ENTRE LE BOIS ET L'ORGANE D'ASSEMBLAGE
Un grand nombre de propriétés influencent l'emploi et le comportement de tous les types d'organes d'assemblage Comme les clous ont le plus large domaine d'application et que leur emploi est le plus simple et le plus facile, une attention particulière leur sera accordée dans ce qui suit.
A l'encontre des bois d'œuvre résineux de l'hémisphère nord, dont la densité est d'environ 25 livres/pied cube à 12 pour cent d'humidité, les feuillus des pays en voie de développement ont une densité moyenne de 35 livres/pied cube, la gamme allant de 20 à plus de 65 livres par pied cube. Comme la résistance à l'arrachement des clous augmente avec la densité, on obtiendra, semble-t-il, des assemblages bien cloués; ce qui peut être difficile à réaliser dans les bois de feuillus. A des degrés d'humidité inférieurs ou égaux à 12 pour cent, il est très difficile de fabriquer des assemblages cloués dans les feuillus de forte densité. Pour pallier la difficulté, les feuillus sont fréquemment assemblés à l'état vert, mais alors des problèmes se posent par la suite à cause du retrait et des distorsions. Des clous plus résistants sont fréquemment utilisés dans les feuillus pour diminuer la tendance des clous à se plier, et ils sont souvent enfoncés avec un marteau plus lourd pour vaincre la résistance à l'enfoncement. Parfois la tige des clous est lubrifiée avec du savon ou de la graisse pour faciliter la pénétration. Lorsque des clous ordinaires sont utilisés avec des feuillus, une pratique courante consiste à prépercer un avant-trou d'environ 80 pour cent du diamètre du clou. Cette méthode n'affecte pas la résistance à la charge de l'assemblage et donne des assemblages correctement réalisés avec moins de fentes.
Les fentes diminuent beaucoup la solidité d'un assemblage. Elles peuvent être dues à l'enfoncement des clous ou au retrait ultérieur du bois, si l'assemblage a été réalisé dans du bois vert. L'éclatement est diminué par l'utilisation d'un avant-trou ou par l'emploi d'un plus grand nombre de clous de jauge plus petite. Les pointes de clous influencent également l'éclatement et un clou à la pointe émoussée, qui déchire les fibres au lieu de les écarter comme un coin, provoquera moins de fentes ou d'éclatement. On peut acheter des clous de ce genre ou les fabriquer en épointant des clous ordinaires.
La tendance au retrait des feuillus est de deux à trois fois celle des résineux de construction, de sorte que lorsque plusieurs clous sont placés dans un assemblage, ils imposent une importante contrainte locale et l'éclatement est probable. Ceci peut être réduit dans une certaine mesure en espaçant les clous uniformément sur la surface de l'assemblage pour provoquer plusieurs petites fentes qui ont moins d'effet sur la résistance de l'assemblage qu'une ou deux grandes fentes.
Le retrait des éléments d'ossature peut faire ressortir le clou ou en faire dépasser la tête de la surface des revêtements muraux ou des parquets. Le séchage de l'ossature avant la pose des matériaux de revêtement réduira cet effet; il en sera de même si l'on utilise des clous de faible longueur, aux tiges torsadées ou crantées pour leur donner la résistance à l'arrachement nécessaire, avec une moindre pénétration.
L'assemblage à l'aide de colles a été très largement utilisé pour les résineux, principalement dans des conditions où un contrôle de qualité approprié pouvait être exercé. Le collage des feuillus peut présenter plusieurs problèmes nouveaux, particulièrement en ce qui concerne leur tendance plus grande au retrait et au gauchissement. Il est probable que de bons assemblages collés peuvent être réalisés avec des feuillus d'une densité inférieure à 40 livres/pied cube, s'ils sont correctement séchés à un degré d'humidité uniforme et rabotés juste avant le collage. S'il se pose une question d'aptitude au collage, elle sera résolue au mieux par des essais sur les essences et les colles en cause. Il existe, pour coller du bois ignifugé et traité avec des produits de préservation, des techniques qui doivent être scrupuleusement suivies si l'on veut obtenir des collages de qualité.
Tout récemment, aux Etats-Unis, un système de colle du type mastic a fait son apparition. Il semble que la meilleure de ces colles puisse être utilisée sur du bois humide et à basse température, et produire cependant de bons assemblages. Les meilleurs assemblages semblent également durables et résistants aux températures élevées. Bien que ces colles nécessitent des études complémentaires, elles peuvent fournir une méthode efficace pour l'assemblage des feuillus.
EFFET DES CONDITIONS D'EXPOSITION
Le comportement des organes d'assemblage dans les structures peut être affecté par des variations du degré d'humidité des éléments en bois, par de graves surcharges comme celles provoquées par le vent, un tremblement de terre ou une explosion, et par une atmosphère corrosive. Lorsque des organes d'assemblage sont exposés à des variations d'humidité suffisantes pour que le bois se rétracte et gonfle, on peut s'attendre à une certaine réduction de la résistance de l'assemblage. Dans le cas d'humidités relatives élevées ou de degrés d'humidité élevés, une corrosion des organes d'assemblage peut se produire et entraîner une décoloration du bois et une diminution de la résistance de ces organes. Là où la corrosion ou la décoloration peuvent poser un problème, il faut utiliser des organes d'assemblage résistant à la corrosion.
Lorsque les organes mécaniques d'assemblage sont correctement utilisés, ils permettent aux structures en bois de bien se comporter sous l'action d'un ouragan ou des secousses d'un tremblement de terre. Il est essentiel d'utiliser des organes d'assemblage de la dimension appropriée, et en nombre suffisant pour réaliser les éléments individuels et pour lier ces éléments en une structure qui se comportera comme élément unique pour résister à ces forces. Dans certains cas, des organes d'assemblage spéciaux tels que des brides d'ancrage peuvent être nécessaires. A défaut, des étriers en acier doux galvanisé peuvent être réalisés pour remplir le même rôle, en général à moindre frais.
CARACTÉRISTIQUES DES CLOUS
Des clous fabriqués à partir de fils d'acier doux doivent donner satisfaction dans la plupart des conditions d'emploi dans les pays en développement, à condition que les techniques d'assemblage soient ajustées aux caractéristiques des essences. Des clous en acier trempé résistant à la corrosion peuvent être requis pour des emplois spécifiques. Normalement, l'emploi de clous plus coûteux en acier à haute teneur en carbone, en acier inoxydable, en aluminium, en cuivre, etc., n'est pas justifié.
La forme du clou peut influencer le comportement de l'assemblage et doit être étudiée. En général, cependant, des clous ordinaires à tige ronde conviendront pour la construction et constitueront la solution la moins onéreuse. Si une résistance élevée à l'arrachement est nécessaire, surtout après une exposition à des cycles d'humidité et de sécheresse, des clous à tige torsadée ou crantée peuvent être utilisés. La tête du clou doit être assortie au type d'emploi de l'organe de liaison. Lorsque les clous sont utilisés pour fixer du parquet et sont enfoncés sous la surface du bois, un clou à tête fine (clou à tête ronde australien ou clou de finition américain) est nécessaire. Pour la pose de matériaux de revêtement sur les murs, des clous à tête plate ou des clous à tête plate fraisée seront plus indiqués. Des clous à tête élastique ou comportant une rondelle ou un joint sous la tête sont plus appropriés à la fixation des tôles ondulées ou des couvertures similaires. Les pointes de clou influencent la facilité d'enfoncement et le comportement en cours d'utilisation. Des pointes acérées tendent à séparer les fibres du bois lorsqu'elles forcent leur passage, comme un coin, et favorisent donc le fendage. Des clous épointés seront plus durs à enfoncer mais tendront à cisailler le bois et réduiront l'éclatement. La simple pointe de diamant donne généralement le plus de satisfaction pour un emploi à tous usages.
Les traitements de surface des clous sont utilisés pour augmenter la résistance à l'arrachement ou pour améliorer l'aspect. La galvanisation est probablement le meilleur traitement d'utilisation générale pour améliorer l'aspect et conférer une résistance à la corrosion.
AUTRES ORGANES D'ASSEMBLAGE POUR LE BOIS
En dehors des clous, d'autres organes mécaniques peuvent être utilisés pour l'assemblage du bois. Ce sont les agrafes, les vis, les connecteurs de charpente, les boulons et les plaques métalliques. Les agrafes, normalement enfoncées avec un pistolet agrafeur, se comportent d'une manière semblable à celle des clous. Cependant leurs pattes plus fines peuvent provoquer moins de fentes tant au cours de l'enfoncement qu'au cours du séchage du bois vert. En raison de la plus grande finesse de leurs pattes, il faut utiliser plus d'agrafes pour obtenir la même résistance latérale de l'assemblage. Les vis sont normalement peu importantes dans le domaine de la construction en bois. Lorsqu'elles sont utilisées avec les feuillus, elles doivent être enfoncées dans des avant-trous et sont souvent graissées pour faciliter le vissage. Les connecteurs, comprenant les anneaux fendus, les plaques de cisaillement, et les plaques dentées, sont utilisés avec des boulons pour fabriquer les éléments d'ossature. En règle générale, ces derniers sont trop massifs pour être utilisés dans la construction de maisons, mais ils peuvent être nécessaires dans les structures commerciales de faible hauteur. Les boulons sont utilisés comme organes d'assemblage mais peu dans la construction de maisons, sauf pour assembler des éléments préfabriqués ou pour les ancrages des fondations. Les plaques métalliques, appelées plaques de fermes (truss plates) aux Etats-Unis, sont largement utilisées dans la fabrication des fermettes légères monoplaces. Il peut être économique d'utiliser ces plaques d'assemblage pour la préfabrication des fermes de charpente lorsqu'un grand nombre de maisons doivent être construites. Les plaques sont généralement galvanisées et peuvent être dotées de dents pointues embouties de manière à être utilisées avec ou sans clous.
Intégrité de construction
Anderson (1) conclut que de bonnes pratiques de construction peuvent limiter les dégâts provoqués aux structures à ossature légère par les ouragans et les secousses telluriques. S'il est difficile, sinon impossible, de concevoir des structures en bois qui résistent aux forces d'une tornade, des techniques de construction appropriées peuvent réduire au minimum les dommages causés à des bâtiments de ce genre à la périphérie du par cours de la tornade.
RÉSISTANCE A L'OURAGAN
Les ouragans, avec des vents qui peuvent approcher des vitesses de 320 kilomètres/heure, combinés avec les effets de raz de marée et l'action des vagues, imposent des charges extrêmement sévères à tous les types de construction. Pour une vitesse du vent allant jusqu'à 160 kilomètres/heure, les dégâts sont principalement concentrés sur les fenêtres et les toitures. Entre 200 et 240 kilomètres/heure, d'importants dégâts peuvent être causés aux toitures, aux murs et aux fondations des structures mal conçues. Les dommages aux fondations résultent habituellement de l'action des vagues et de l'eau, encore que, faute d'un ancrage approprié de la maison aux fondations, le bâtiment lui-même risque de subir de graves dégâts même si les fondations conservent leur intégrité de construction. Les matériaux de revêtement extérieur peuvent être endommagés par l'action de l'eau mais le plus souvent les murs sont abîmés par des dé bris emportés par le vent. De nombreux types de revêtement en bois et en contre-plaqué résistent, mais ce ne peut être le cas de matériaux fragiles ou cassants. Ce sont les toitures qui subissent le plus souvent l'effet de l'ouragan, qui peut démolir les matériaux de couverture ou la structure du toit proprement dite. Les shingles, en bois et les bardeaux fendus assurent une excellente résistance aux dommages, du vent, et un ancrage approprié d'éléments de charpente bien conçus éliminera ou limitera les dégâts causés à la structure du toit.
Lors de la construction d'une structure résistant aux ouragans, il faut s'assurer d'abord que tous les éléments sont bien solidarisés, afin que la structure se comporte comme un bloc unique. Cela exige un bon encastrement des éléments de fondations, un solide ancrage du système de plancher aux fondations, des assemblages efficaces entre les murs et le plancher, et une fixation adéquate de la structure du toit aux murs.
Anderson décrit d'autres méthodes qui permettront d'édifier des constructions résistant aux ouragans:
Fondations sur pieux ou poteaux avec une profondeur d'encastrement et un contreventement suffisants pour assurer une résistance à la déformation diagonale.Poutres ou poutrelles boulonnées et maintenues par des étriers aux pieux ou poteaux des fondations comme support de plancher.
Structure de plancher en bois ancrée aux poutres et aux fondations à l'aide de boulons ou de solides étriers.
Revêtement de sous-plancher en contre-plaqué ou en planches placées en diagonale. Prolongement du revêtement des murs sur les têtes des solives de plancher pour assurer une bonne liaison entre murs et plancher.
Ancrage des fermes de charpente ou des solives du plafond et des chevrons aux murs à l'aide d'étriers de métal ou d'ancrages vendus dans le commerce.
Sous-toiture en contre-plaqué ou en planches placées en diagonale pour assurer une rigidité latérale et une résistance à la déformation diagonale.
Bardeaux de bois, revêtements extérieurs en bois ou contre-plaqué, et volets.
RÉSISTANCE AUX CHOCS
Des tremblements de terre d'intensités variées se produisent chaque année dans le monde. En mars 1964, un séisme d'une intensité de 8,6 sur l'échelle de Richter, le plus fort jamais enregistré sur le continent nord-américain, s'est produit en Alaska. Malgré l'importance du tremblement de terre, les pertes en vies humaines ont été faibles et les dommages aux constructions à ossature de bois ont été négligeables.
La plupart des maisons étaient bien ancrées aux soubassements et, malgré les charges imposées par les secousses et leur longue durée, elles n'ont subi que peu de dégâts importants. En certains endroits le terrain s'est affaissé, s'est ouvert en larges fissures, ou a glissé sur les couches inférieures privant les systèmes de fondations de tout support. Même ainsi, l'intégrité des maisons à ossature en bois a été phénoménale; des maisons gravement disloquées avaient conservé une ossature en si bon état qu'elles ont pu être rapidement rendues à leurs occupants une fois remises sur de nouvelles fondations.
Lorsque les murs d'ossature étaient construits de façon à donner une bonne résistance à la déformation diagonale, et particulièrement quand ils étaient bien ancrés aux planchers, l'action unitaire de l'ensemble procurait une excellente résistance au.< dommages. La rigidité de construction des murs était assurée par des méthodes éprouvées; des entretoises encastrées avec un revêtement en bois horizontal, un revêtement en bois en diagonale, ou un revêtement en contre-plaqué, le tout bien cloué à l'ossature. Les structures de toits ont peu souffert lorsque les éléments d'ossature étaient bien assujettis aux murs. Voici certaines des techniques suggérées par Anderson pour garantir la résistance d'une construction en bois aux tremblements de terre:
Une bonne construction des angles des murs extérieurs pour favoriser la résistance à la déformation diagonale.Un bon clouage des revêtements extérieurs, des sous-planchers et des sous-toitures aux éléments d'ossature pour assurer la rigidité de construction.
Des clous de dimensions appropriées et en nombre suffisant pour assurer la résistance prévue. Ces organes d'assemblage amortissent semble-t-il les efforts dus aux secousses.
Unification de la structure au moyen de solides liaisons entre les éléments des murs, du plancher et du toit.
Ancrage de la structure aux fondations.
Références
NOTES DOCUMENTAIRES
(1) ANDERSON, L.O. The wood-frame house resists nature's furies. 1971. WCH/71/4a/5.
(2) BECKER, G. 1971. The hazard of fungus and insect attack for wood and wood-based material in houses in various regions and means of alleviating it. WCH/71/4a/6.
(3) BLACK, J.M. 1971. Finishes, construction factors, and design to compensate for the effects of weather on wood surfaces. WCH/71/4a/4.
(4) BOYD, D.J. 1971. Problems associated with the use of wood in construction: methods of fastening. WCH/71/4a/2.
(5) SILVERSIDES, R.G. 1971. Fire hazard in timber structure. WCH/71/4a/3.
Rapport de la consultation
1. Le bois et les produits dérivés sont d'excellents matériaux de construction lorsqu'on les utilise convenablement. La plupart des problèmes proviennent d'un mauvais emploi, qu'il s'agisse d'une mauvaise conception, d'une construction vicieuse ou de mesures de protection qui laissent à désirer.
2. Cette partie du rapport concerne les questions techniques qui influencent l'utilisation du bois. Il convient de la relier aux conditions sociales et aux conditions de milieu qui sont propres à chaque région.
3. Au cours des débats, on a souvent déploré que la plupart des architectes et des ingénieurs connaissent insuffisamment les règles de la construction en bois. Trop souvent, leurs réalisations trahissent un manque de compréhension des propriétés du bois, de l'environnement et des désirs des gens.
4. Il semble exister, dans beaucoup de régions, des préjugés contre l'emploi du bois, préjugés que reflètent fréquemment les codes professionnels. L'éducation des architectes et des ingénieurs et la formation des techniciens et des constructeurs sont autant de facteurs qui, de l'avis général, doivent recevoir l'attention voulue pour que l'on puisse utiliser à bon escient le bois comme matériau de construction.
5. Le risque d'incendie une source d'inquiétude universelle, et on le voit bien dans les préjugés individuels et nationaux contre l'utilisation du bois dans la construction. Tout en reconnaissant que le bois, en tant que matériau combustible, passe souvent pour être exposé à l'incendie, la Consultation note qu'avec certaines précautions son emploi n'est pas plus dangereux que celui de maints autres matériaux. Si ces précautions sont prises, le bois peut être utilisé sans danger aussi bien dans les bâtiments de faible hauteur que dans les constructions élevées.
6. Si la biodégradation du bois est favorable à la préservation du milieu forestier, sa destruction par les organismes vivants cause de grandes inquiétudes aux constructeurs. La Consultation a souvent évoqué le besoin de protection contre la pourriture et les insectes. Les traitements chimiques devraient être simples, relativement peu coûteux et d'application facile, surtout dans le cas des essences naturellement imperméables et des bois incomplètement séchés. On a souligné l'importance des méthodes de construction qui minimisent ces dangers.
7. Il convient d'évaluer la résistance naturelle des espèces aux champignons et insectes dans diverses conditions climatiques, pour bien utiliser le bois dans la construction et pour faire progresser le commerce international de ce matériau. Les critères de durabilité devraient être normalises à l'échelle mondiale afin d'inspirer confiance dans les résultats présentés. L'emploi des agents de préservation doit être associé à des formules architecturales judicieuses si l'on veut obtenir une bonne construction. Bien que le coût des traitements de préservation puisse faire hésiter à les employer, les considérations économiques générales militent en faveur de la préservation.
8. Il faut comparer le coût du traitement au coût éventuel des réparations et d'une reconstruction. Les traitements doivent être relativement bon marché, faciles à employer, valables pour la plupart des espèces, y compris les bois durs tropicaux, et efficaces contre divers risques. Il convient à ce propos d'envisager les possibilités des traitements par diffusion.
9. Pour ce qui est des normes acceptées à l'échelle internationale, la Consultation note que l'IUFRO prépare une norme pour les essais sur place et pour l'évaluation des agents de préservation. Ce projet de norme devait être publié en 1971 dans les revues spécialisées de divers pays.
10. La Consultation recommande aux gouvernements d'établir des normes et des codes professionnels pour l'utilisation des bois naturellement durables ou d'adopter, le cas échéant, des mesures efficaces pour la protection des bais et matériaux à base de bois utilisés dans la construction. Il convient de renseigner les ingénieurs et les architectes sur les moyens de préservation optimaux.
11. La Consultation a recommandé à l'IUFRO et aux divers organismes de recherche sur les produits forestiers de poursuivre et accélérer la mise au point de méthodes normalisées à l'échelle internationale ayant pour objet de déterminer le degré de durabilité naturelle des espèces de bois, leur perméabilité lors du traitement et l'efficacité des traitements de préservation.
12. La Consultation estime qu'en général les codes professionnels actuels sont beaucoup trop rigoureux pour ce qui est de l'utilisation du bois, soit par préjugé, soit par ignorance. On devrait encourager l'application du concept de performance dans les codes, et les autorités nationales devraient mettre au point ce type de spécification.
13. Le fait que les codes du bâtiment actuels, dans La mesure où ils s'appliquent à la construction en bois, sont inutilement rigoureux fait souvent monter le coût des constructions. La Consultation recommande par conséquent que les organismes compétents cherchent Il utiliser davantage les spécifications fonctionnelles fondées sur des essais objectifs, les données les plus récentes ou les antécédents. Elle recommande par ailleurs aux gouvernements de veiller à ce que les milieux du bois soient dûment représentés lors de l'élaboration de codes visant les matériaux et les constructions.
14. Le danger d'incendié des maisons en bois, comparées aux autres constructions, a donné lieu à Un échange de vues animé, fondé sur l'expérience de nombreux pays. Le bois mériterait d'être plis pleinement en considération pour la construction, vu que des techniques et un planning appropriés pourraient empêcher le feu de s'étendre, résultats qu'il est aussi possible d'obtenir en protégeant, par exemple, la surface interne des murs au moyen de plaques de plâtre. Les restrictions prévues dans les codes pourraient être assouplies si l'on fournissait des données techniques raisonnables et valables qui permettraient d'autoriser La pleine utilisation du bois.
15. L'emploi du bois dans la construction devrait être lié aux dimensions de la construction, et les mesures de protection contre le feu devraient être pro portion nées aux risques effectivement encourus.
16. Les normes de construction qui tiennent compte des risques d'incendié devraient porter sur l'ensemble de l'immeuble ou des groupes d'immeubles et prendre en considération les circonstances dans lesquelles le feu peut se déclarer. Une construction bien conçue doit comporter suffisamment d'issues adéquates.
17. La Consultation attire l'attention des gouvernements sur le fait que l'on exagère souvent les risques d'incendie que comporte l'emploi du bois dans la construction, et elle recommande que l'on réexamine les dispositions actuelles des codes du bâtiment afin d'éviter que des normes par trop restrictives n'empêchent le recours à des techniques satisfaisantes et économiques. Les codes de pratique devraient concerner l'ensemble de l'immeuble ou des groupes d'immeubles et tenir compte des situations spécifiques existant dans les pays et des circonstances dans lesquelles le feu peut se déclarer.
18. Il est reconnu que les constructions en bois peuvent se comporter très bien dans un environnement défavorable quand les différents éléments sont convenablement assemblés au moyen d'attaches mécaniques. L'emploi de ces fixations ne demande qu'un minimum de qualification technique. Il est facile de se procurer des publications décrivant les modes d'emploi des attaches mécaniques, y compris les clous, les plaques métalliques et les boulons, et l'on devrait avoir largement recours à ces publications.
19. La Consultation a examiné la question des enduits pour les constructions en bois. Il a été procédé à une description détaillée des objectifs, des résultats et des problèmes dans le domaine des enduits superficiels, des pigments pénétrants et des traitements hydrofuges. Les techniques de construction et d'entretien ont été évoquées en tant que moyens d'assurer une bonne tenue des enduits. Il a été suggéré d'examiner attentivement la question de l'emploi des enduits non superficiels; les pratiques de construction devraient être telles qu'elles puissent donner des résultats satisfaisants avec un minimum de traitement. Les enduits ne sont pas des traitements de préservation et ne devraient pas être considérés comme tels. La Consultation reconnaît la nécessité de recourir à des techniques qui donneraient la résistance aux ultraviolets requise sous les tropiques et dans les régions de haute altitude.
20. La Consultation signale à l'IUFRO et aux divers groupes de recherche forestière l'état insuffisant des connaissances sur les enduits extérieurs des éléments en bois en milieu défavorable, et elle recommande l'intensification des recherches et la communication des connaissances aux utilisateurs.
21. La Consultation reconnais la nécessité de disposer de renseignements de base sur les propriétés des différentes essences de sorte que celles-ci puissent être utilisées d'une manière satisfaisante dans la construction locale et dans le commerce. Alors que les techniques d'expérimentation destinées à tester la résistance sont bien au point, les programmes d'évaluation, pour des raisons de coût, se bornent souvent à mettre en évidence des domaines généraux d'utilisation. Les données pourraient être complétées à mesure que l'utilisation se développera.
22. La Consultation a examiné la question de la mise au point des règlements de classification nécessaires à une bonne commercialisation. Le coût de cette mise au point serait plus que compensé par les économies réalisées grâce à l'emploi plus économique et plus sûr du bois.
23. La Consultation attire l'attention des gouvernements sur la nécessité de disposer de renseignements de base sur les propriétés de toutes les essences disponibles dans les forêts de leurs pays respectifs, et elle leur recommande de prendre des mesures à cet effet en tenant compte, d'une part, du coût de l'opération et, d'autre part, des utilisations envisagées.
24. La Consultation attire l'attention des gouvernements sur le fait que la classification des bois et leur utilisation au taux d'humidité admissible pourraient permettre de réduire les coûts, et elle recommande la généralisation des règlements et des normes de classification pour l'emploi du bois dans la construction. Afin de mieux promouvoir l'utilisation du bois, il y a lieu de grouper les essences chaque fois que cela est possible.
25. Les participants à la Consultation sont tombés d'accord pour estimer que la formation insuffisante des architectes et des ingénieurs en ce qui concerne l'utilisation du bois dans la construction d'habitations et dans la construction en général est un facteur essentiel de l'utilisation suboptimale des ressources. En règle générale, les écoles ne dispensent pas une formation satisfaisante en ce qui concerne l'emploi du bois et la construction en bois. Il importe tout autant d'assurer la formation de techniciens et d'ouvriers qualifiés.
26. L'accent a été mis sur la nécessité de diffuser plus efficacement et plus rapidement les données techniques et scientifiques sur l'utilisation du bois; c'est là une condition préalable à l'utilisation satisfaisante du bois dans la construction d'habitations.
27. D'autres sections du rapport de la Consultation signalent aussi la nécessité d'assurer:
a) La mise au point de méthodes et de possibilités de formation plus efficaces à l'intention des dessinateurs-projeteurs, entrepreneurs et ouvriers dans les pays en voie de développement.b) Des échanges plus efficaces à l'échelle mondiale des données relatives aux techniques et aux recherches concernant l'utilisation du bois dans la construction d'habitations.
c) La mise au point de méthodes plus adéquates d'aide aux pays en voie de développement en ce qui concerne les problèmes spécifiques touchant l'information pratique, les techniques de construction et l'emploi du bois en général.
