E. LEVIN
E. LEVIN est directeur adjoint et architecte en chef à la Timber Research and Development Association, Hughenden Valley, High Wycombe, Bucks., Royaume-Uni. Il a préparé ce document en collaboration avec A.V. BASSILI, ONUDI, Vienne (Autriche) et s'est inspiré des notes documentaires citées à la fin.
Dans tous les pays, industrialisés comme en développement, le problème du logement se ramène dans une large mesure à la fourniture de logements à bon marché. Dès lors, il est évident que les questions traitées dans la présente section se trouvent au cœur même des débats de la Consultation. Certes, on peut attribuer le déclin général de l'utilisation du bois par unité de logement à diverses causes dont l'influence est plus ou moins grande selon le pays, mais il n'est guère douteux que la solution du problème passe en dernière analyse par une rationalisation plus poussée de l'utilisation du bois dans le bâtiment, à condition bien entendu que le bois possède les qualités techniques voulues et que son prix soit compétitif.
Une bonne partie des questions étudiées dans les autres sections ont déjà trait à ce sujet. La section 3 notamment expose en détail les méthodes couramment utilisées en Amérique du Nord pour la construction des maisons, ainsi que plusieurs innovations récentes. La section 4 traite de nombreux facteurs exerçant une influence sur la conception et la construction. Il n'est pas dans notre intention de répéter des renseignements qui figurent déjà ailleurs ni de résumer les nombreux documents de référence ou les documents spéciaux présentés au titre de cette section. Le cas échéant, nous nous reporterons à ces diverses études dont l'intérêt est certain.
D'une façon générale, la présente section est consacrée à l'efficacité et à l'économie dans la conception et la construction; nous nous efforcerons de donner à chacune des questions suivantes la place qui lui revient:
Quels sont les divers aspects de la conception architecturale et dans quelle mesure influent-ils sur l'utilisation éventuelle du bois et l'économie dans la construction?Quelles sont les méthodes applicables à la conception du gros œuvre, les principes fondamentaux des systèmes de construction et quelles en sont les limitations?
Quelle relation y a-t-il entre les divers types de gros œuvre et les méthodes de production et de construction?
Quelles sont les diverses méthodes de production utilisables et quelles sont leurs relations avec l'industrie du bâtiment et les conditions du marché dans divers pays?
Pour la construction des maisons, est-il plus ou moins coûteux d'utiliser le bois que d'autres matériaux et méthodes de construction?
Compte tenu de ce qui précède, quels principes faut-il adopter pour accroître l'utilisation du bois, améliorer la qualité de la conception et réduire les prix de revient?
Comme son titre l'indique, la présente section ne traite pas uniquement des maisons en bois, mais aussi des maisons construites avec des éléments dérivés du bois, et surtout du gros œuvre (murs, planchers, toiture, etc.) et des éléments qui le composent; elle étudie également les aménagements (menuiserie, revêtements et autres finitions) et les utilisations indirectes du bois (coffrages, échafaudages, etc.).
DÉFINITION
Le mot conception est très général et recouvre bien des idées. Dans le cas présent, il s'agit surtout de la conception du gros œuvre, c'est-à-dire de la maison proprement dite et de ses divers éléments ou composants, qui concourt à assurer les conditions qu'impose l'utilisation finale de l'édifice (résistance à la fatigue et stabilité, durée, résistance au feu, résistance à l'usure, etc.). Dans la mesure où le mot s'applique au type de logement: et à sa disposition intérieure, ou bien à l'aménagement des terrains et à diverses autres questions d'urbanisme, les problèmes de conception ne seront abordés que s'ils ont une influence sur le mode de construction en général et sur l'utilisation du bois en particulier.
EXPANSION DES VILLES ET DENSITÉS DES LOGEMENTS
Des considérations relevant de l'urbanisme, en particulier la densité des quartiers d'habitation et la réglementation concernant les surfaces bâties, peuvent avoir des conséquences considérables sur l'utilisation du bois dans les logements a bon marché. Dans de nombreuses régions du monde très riches en produits forestiers, les maisons en bois demeurent une tradition vivace. A l'origine, il s'agissait de maisons rurales construites selon des méthodes artisanales. Mais ce mode de construction s'est ensuite propage dans les villes, où l'on fait encore largement appel aux méthodes traditionnelles; et même les techniques les plus industrialisées de la construction en bois sont employées surtout pour édifier des maisons individuelles isolées, voire certains immeubles peu élevés comprenant plusieurs logements.
Dans les pays industrialisés, et de plus en plus dans les pays en développement, les besoins de logements se font surtout sentir dans les grandes conurbations. Faute de planification des villes et des régions, faute également de réglementation appropriée, la pression est si vive qu'elle entraîne presque inévitablement une densité excessive des logements et l'apparition de grands ensembles composés d'immeubles élevés qu'entoure souvent une ceinture de bidonvilles insalubres et surpeuplés. Les conséquences sociales de cette croissance désordonnée ont été amplement exposées dans de nombreuses études nationales et internationales (voir section 1 et références). Des plans et programmes bien conçus permettraient sûrement de limiter raisonnablement la densité urbaine et les surfaces bâties, en installant la majeure partie des logements dans des immeubles ne dépassant pas trois ou quatre étages et en réservant des zones de moindre densité à la construction de maisons a deux otages disposées en lignes, en grappes, etc. Des techniques longuement éprouvées permettent d'utiliser le bois pour construire ce genre de maisons.
Les études faites au Royaume-Uni pour déterminer les répercussions économiques de l'expansion des villes (15), (21) ont, en général, montré que les avantages obtenus (augmentation de la densité d'occupation sur une surface donnée) décroissent au fur et à mesure que l'on augmente la hauteur des constructions, pour peu que l'on veuille conserver les équipements collectifs appropriés, l'espacement des immeubles et diverses autres caractéristiques. La construction de maisons à deux étages est La solution la plus avantageuse, avec une augmentation de densité de 40 pour cent environ par rapport aux maisons à un étage. Lorsqu'on passe de deux à trois étages, l'augmentation nette de la densité ne dépasse pas 15 à 30 pour cent, selon la méthode de calcul. Au-dessus de quatre étages, l'augmentation de la densité est insignifiante.
Dans une étude portant sur l'Angleterre et le pays de Galles, le ministère britannique du Logement a calculé le prix de revient des logements pour les divers types de constructions édifiées selon des méthodes classiques. Les résultats obtenus sont les suivants:
TABLEAU 1. - PRIX DE REVIENT RELATIFS PAR PIÈCE SELON LE TYPE DE CONSTRUCTION
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Type de construction |
Indice du prix de revient |
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Maisons jumelées |
1,0 |
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Maisons en lignes, à 2 étages |
1,0 |
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Maisons en lignes, à 3 étages |
1,1 |
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Appartements, immeuble de 3 étages |
1,2 |
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Appartements, immeuble de 5 à 6 étapes, avec murs portants |
11,5 |
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Appartements, immeuble de 6 à 10 étages, avec ossature |
²1,7 |
SOURCE: The density of residential areas, Ministry of Housing, and Local Government. HMSO, Londres, 1952.
1 L'élévation rapide du prix de revient pour un immeuble de 5 à 6 étages peut être dans une large mesure attribuée à l'installation d'ascenseurs, équipement qui coûte toujours très cher et complique souvent les relations entre les occupants des logements à bon marché.
² Lorsqu'on installe des équipements collectifs tels que blanchisseries, garderies d'enfants, etc., l'indice du prix de revient atteint facilement 2,5.
Il ressort des conclusions de cette étude que le prix de revient par pièce décroît quel que soit le coût du terrain, tandis que la densité s'accroît jusqu'à deux étages et diminue ensuite. Au-dessus de deux étages, limite à partir de laquelle il faut construire des appartements, l'accroissement des dépenses de gros œuvre entraîne l'augmentation rapide du prix de revient par pièce. Avec des densités encore plus fortes, le prix de revient se remet à baisser, mais, à moins que le prix du terrain soit très élevé, il ne s'abaissera pas assez pour retrouver sa première valeur minimale, même si la densité atteint 500 pièces à l'hectare. En somme, les fortes densités d'habitation ne sont rentables stricto sensu que si le terrain est très cher 1.
1 En Grande-Bretagne, Stone (21) a calculé qu'en 1959 le prix du terrain aurait dû dépasser 60 000 livres sterling à l'hectare pour justifier la construction de maisons de plus de deux étages.
HAUTEUR DES IMMEUBLES D'HABITATION ET RÉPERCUSSIONS SUR L'UTILISATION DU BOIS POUR LES ÉLÉMENTS DU GROS ŒUVRE
Les considérations qui précèdent s'appliquent à toutes les techniques de construction de logements. Lorsque nous limitons notre étude à l'utilisation du bois dans le gros œuvre, les données du problème sont très simples. Pour des raisons de rentabilité et de sécurité, le bois ne peut être largement employé que pour les constructions basses ou moyennement élevées. Du fait des risques d'incendie, les réglementations imposées à l'industrie du bâtiment sont plus ou moins strictes sur la part qui peut être faite au bois dans la construction de logements (section 4, deuxième partie). Presque toujours, la rigueur des restrictions s'accroît avec la hauteur de la construction. Diverses considérations d'utilisation et une longue expérience militent elles aussi en faveur des constructions basses. La classification des types d'habitation du tableau 2 montre dans quelle mesure le bois est employé, ou peut être employé, dans les divers éléments de leur gros œuvre.
TABLEAU 2. - UTILISATION POTENTIELLE DU sols SELON LE TYPE D'HABITATION
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Type d'habitation |
Utilisation du bois dans le gros œuvre |
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A. MAISONS INDIVIDUELLES | |
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1. Maisons isolées, 1 ou 2 étages |
i) Construction tout en bois possible et courante; aucune contre-indication et peu de restrictions réglementaires (par exemple, distance imposée par rapport aux limites des parcelles, lorsque le bois est employé pour le revêtement ou la toiture) |
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2. Maisons jumelées, maisons en lignes ou en grappes, etc., 1 a 3 étages |
i) Construction tout en bois possible, dans la mesure où les réglementations autorisent les murs de refend en bois, à condition que la résistance au feu et l'isolation phonique soient suffisantes |
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B. IMMEUBLES A APPARTEMENTS | |
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1. Immeubles bas ou moyennement élevés (2 à 4 étages, avec appartements sur un ou deux étages) 1 |
i) Construction tout en bois possible, mais généralement avec réglementations plus strictes. L'isolation phonique des planchers de séparation en éléments à base de bois est plus difficile que celle des murs de refend |
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2. Grands immeubles (5 étages et plus) |
i) Construction tout en bois généralement interdite par les règlements |
1 Les appartements sur 2 étages comportent un escalier intérieur.
Le tableau 2 montre clairement qu'à l'heure actuelle les très hautes constructions sont incompatibles avec l'utilisation intensive du bois dans le gros œuvre, parce que l'état actuel de la technique l'interdit et que l'on se heurte à certaines réglementations. C'est pourquoi des règles d'urbanisme limitant l'accroissement excessif de la densité représentent un préalable non seulement à la construction d'ensembles bien conçus du point de vue économique, sanitaire et social, mais aussi à la bonne utilisation des ressources en bois pour la construction du gros œuvre.
En matière de type d'habitation il ne faut pas oublier non plus que les grands immeubles à appartements ne se prêtent pas à une extension ultérieure. On peut agrandir les maisons individuelles en ajoutant un étage ou en construisant une annexe par derrière, même si ces maisons font partie d'un ensemble en lignes ou en grappes. Pour éviter que l'ensemble architectural ne prenne un aspect désordonné, il faut prévoir à l'avance le plan de ces agrandissements et surveiller de très près leur exécution. Dans les pays en développement, où les familles sont en général nombreuses et les revenus modiques, les architectes tireront certainement parti de ces possibilités ². La construction en bois se prête remarquablement bien aux agrandissements ultérieurs, parce qu'elle ne nécessite que peu ou pas d'accroissement des dépenses initiales. Pour les ensembles à densité moyenne, avec maisons disposées en lignes ou en grappes, la solution la plus simple est d'utiliser des matériaux autres que le bois pour les murs de refend ou, de préférence, des panneaux à base de ciment et de laine de bois.
² Nous relevons à cet égard une divergence entre l'opinion exprimée par H.J. Burgess dans Experience with the promotion of wood in housing in the tropics (38), et celle des promoteurs du récent programme de construction de logements au Pérou (mentionné à la section 1).
PLANS DE CONSTRUCTION ET PRINCIPE D'ÉTABLISSEMENT DES PLANS
L'établissement des plans, qu'il s'agisse de la disposition générale ou de l'aménagement intérieur des pièces et des services collectifs, a beaucoup d'influence sur le prix de revient de la construction, quels que soient les matériaux employés. Le climat et le mode de vie sont les premières données du problème, mais il faut également tenir compte du type de la construction, ainsi que des caractéristiques et des restrictions imposées par les matériaux dont on dispose. Il existe peu de données pour comparer les prix de revient de différents plans offrant les mêmes aménagements. Cependant, quelques principes qui ont, en général, fait leurs preuves et s'appliquent particulièrement bien à l'utilisation du bois dans les meilleures conditions de rentabilité, peuvent être indiqués.
1. D'une façon générale, les plans rectangulaires sont les moins coûteux, surtout lorsqu'on veut employer le bois et les panneaux à base de bois, qui sont normalement des matériaux rectilignes et rectangulaires. Ces plans se prêtent très bien à la normalisation des éléments et des composants, et le fait de tenir compte en les établissant des dimensions des matériaux permet d'éviter des travaux inutiles (découpage et assemblage) et des gaspillages. L'architecte doit recourir à la coordination modulaire pour établir son plan, chaque fois que des matériaux et les éléments des constructions sont fabriqués d'après des normes modulaires ³. Si les instituts nationaux de normalisation adoptaient sans tarder des normes modulaires, on éviterait des modifications ultérieures onéreuses alors que la production est bien établie. Pour encourager l'adoption des normes en général et des normes modulaires en particulier, on pourrait commencer par les appliquer dans le secteur public.³ Nous employons le terme module dans son sens le plus courant, le module étant l'unité à laquelle on se reporte pour coordonner les dimensions de tous les éléments d'un ensemble. Pour un exposé des avantages de la coordination modulaire, voir G.F. Prange, Uses of sawn lumber in housing (45).
2. Pour les maisons isolées, les plans se rapprochant du carré sont ceux qui donnent le plus d'espace utile pour le minimum de surface murale. Cependant, cette considération croit céder le pas à la possibilité d'utiliser des sections et des longueurs normalisées et celles-ci imposeront un type de plan particulier.
3. Pour les maisons en lignes, les façade, étroites permettent en général de réduire le coût des équipements collectifs (viabilité) et celui de la construction (avec des façades étroites on peut notamment réduire La portée des bois qui supportent les planchers et la toiture entre les murs de refend)
4. En général, les plans où le quadrilatère est flanque de saillies sont plus coûteux et ils doivent être écartés, à moins qu'ils ne s'imposent pour des raisons climatiques ou toute autre considération, les plans en L peuvent se justifier pour des maisons mitoyennes délimitant des patios, mais la multiplication des noues et des arêtes (dans le cas des toitures en pente) se traduit par une augmentation du prix de revient.
5. A l'intérieur, il est recommandé de renoncer, dans toute la mesure possible, aux grandes portées et d'élever des cloisons portantes, ce qui en général n'augmente pas ou guère la dépense. Dans les maisons à deux étages, des cloisons devront si possible être superposées, de façon à éviter tout effort de flexion sur les solives des planchers intermédiaires.
Dans de nombreux pays, non seulement les ministères ou les organismes du logement imposent des normes minimales pour l'aménagement et l'équipement des logements économiques, mais ils ont également établi à l'intention des entrepreneurs, des sociétés de construction immobilière et des particuliers un prend nombre de plans normalisés. Dans certains pays, surtout en Amérique du Nord et en Scandinavie, les organisations de recherche forestière, ou les institutions créées par les entreprises commerciale,; ou industrielles pour développer l'utilisation du bois, ont elles aussi publié des manuels et des plans concernant la construction de; maisons en bois 4. Beaucoup de ces plans sont excellents (et d'un prix souvent très abordable), mais d'autres ne conviennent pas ou ne sont pas destinés à la construction de logements bon marché. Certains reflètent les goûts personnels de leurs auteurs et ne tiennent pas toujours compte du mode de vie des masses ou de la nécessité de construire à peu de frais. Dans chaque pays ou dans chaque région, le mieux sera probable ment d'adapter les plans traditionnels aux caractéristiques des matériaux et des services modernes. Peut-être, serait-il bon de charger des équipes composées d'étudiants en architecture et en sociologie de cette tâche, qu'ils effectueraient sous la conduite d'experts, comme cela s'est déjà fait dans plusieurs pays en développement. Ces équipes pourraient ainsi établir des plans types soigneusement conçus et tenant compte des restrictions imposées par les ressources forestières et les techniques de production. C'est pourquoi il importerait de faire appel, dès le début, à des experts de l'industrie du bois et du bâtiment.
4 Certaines de ces publications figurent dans la bibliographie annexée à la présente communication.
PROPRIÉTÉS REQUISES D'UNE CONSTRUCTION ET RÉPERCUSSIONS DE CES EXIGENCES SUR L'UTILISATION DU BOIS
Les logements doivent satisfaire plus ou moins à de multiples exigences imposées par le climat, les coutumes, etc., exigences qui peuvent dans certains cas - mais pas toujours - avoir de profondes répercussions sur les méthodes et le choix des matériaux de construction 5. Le tableau 3 montre les principales exigences fonctionnelles et la mesure dans laquelle elles conditionnent l'utilisation du bois ou des matériaux à base de bois pour la construction des divers éléments ou parties d'une maison.
5 Ce qui n'est pas toujours le cas, en particulier pour les logements à bon marché où l'on cherche souvent à concilier ce qui est fonctionnellement souhaitable et économiquement réalisable, et où l'on en vient souvent de ce fait à négliger les considérations de confort élémentaire. Il faut ajouter à cela l'ignorance et les préjugés qui jouent également un rôle, surtout lorsqu'il s'agit de l'utilisation du bois, à telle enseigne qu'il arrive qu'on sacrifie l'économie et le confort à des avantages illusoires de résistance et de solidité, ou encore à des considérations de prestige.
II suffit de se reporter au tableau 3 pour constater que les risques d'incendie sont le principal facteur limitant l'emploi du bois dans les immeubles à appartements. Viennent ensuite la durée et l'entretien, qui jouent essentiellement sur le choix et le traitement des matériaux à base de bois. Les autres exigences peuvent être aisément satisfaites par le bois, souvent grâce à l'adjonction d'autres matériaux faciles à monter ou à fixer sur le gros œuvre.
PRINCIPES ET MÉTHODES DE CONCEPTION
Les multiples exigences dont il a fallu tenir compte dans la conception des logements ont rendu de plus en plus complexes les éléments composites et leurs caractéristiques. Cette évolution a conduit à deux dangers:
1. L'incompatibilité des propriétés de matériaux différents et juxtaposés (réactions très différentes aux variations de la chaleur et de l'humidité, etc.).2. La méconnaissance du mode de répartition des charges dans de nombreux matériaux ajoutés au gros œuvre, ce qui conduit à l'adoption de solutions inutilement onéreuses 6. Si l'on veut que la construction réponde à toutes les exigences, il faut adopter une méthode systématique de conception 7.
6 L'une des solutions permettant de réduire les dépenses tout en simplifiant la construction consiste à mettre au point des matériaux et des éléments satisfaisant à la fois à deux ou plusieurs exigences (voir section 3).
7 La Timber Research and Development Association a publié un guide pour les constructions en bois (23). Les principes de conception tiennent évidemment compte des exigences techniques, des normes et des règlements du Royaume-Uni, mais les principes méthodologiques et les listes récapitulatives sont également valables pour d'autres pays.
Chaque fois qu'il est souhaitable d'utiliser largement le bois dans un programme de construction de logements, l'architecte et le promoteur doivent choisir les types de maisons et l'aménagement des abords en fonction des restrictions imposées éventuellement par les matériaux ou par les réglementations (voir ci-dessus). Il leur faudra alors modifier leurs projets ou obtenir les dérogations nécessaires. Après avoir fait un choix préliminaire des caractéristiques du gros œuvre, ils devront, avant de passer à la mise au point définitive du gros œuvre, étudier systématiquement les diverses exigences techniques et les moyens d'y satisfaire.
En ce qui concerne la conception du gros œuvre, il y a le choix entre trois méthodes qui sont toutes les trois acceptées par plusieurs réglementations: la méthode classique (traditionnelle ou approximative); la méthode structurale; les essais de prototypes.
En règle générale, le coût en matériaux va en diminuant dans l'ordre de classement. Chaque méthode a ses avantages et ses servitudes. La première, fondée sur l'expérience et l'intuition, ne tient guère compte des progrès de la technique ni des améliorations apportées à la qualité des matériaux. Elle conduit souvent à incorporer au gros œuvre des membrures qui font double emploi et qui peuvent être trop importantes du fait d'un assemblage défectueux ou d'une méconnaissance de la résistance des matériaux utilisés. On pourrait réduire les dimensions de ces membrures ou abaisser les normes minimales traditionnellement respectées pour les assemblages (ce que font par exemple les spéculateurs), mais le gros œuvre risque alors d'en pâtir.
La deuxième méthode se fonde sur l'application des lois fondamentales de la mécanique, et sur une connaissance empirique du comportement des matériaux et du gros œuvre dans différentes conditions de charge. On déterminera alors la corrélation entre la résistance du gros œuvre et les charges à prévoir pour construire des édifices suffisamment solides. Mais il faut d'abord connaître la résistance des matériaux que l'on veut employer et la charge qu'on leur fera supporter. Il ne s'agit pas là de constantes faciles à calculer, mais de variables largement fluctuantes. De même, la sécurité n'est pas simplement un facteur permettant de réduire toutes les contraintes ou d'augmenter toutes les charges; il faut tenir compte du type de risques à prévoir et admettre un taux de probabilité acceptable de nonprotection contre ce risque qui est statistiquement calculable. Les règles de conception ne tiennent pas suffisamment compte de la répartition des charges entre les membrures 8 et elles tendent aussi à être trop prudentes sur d'autres points importants. Il est urgent que les pays mettent en commun leur expérience et leurs ressources pour que les critères de construction soient partout plus économiques.
8 G.F. Prange, Uses of sawn lumber in housing, p. 10-11 (45). Ce document expose les améliorations apportées récemment à la réglementation des Etats-Unis, à la suite d'une série d'essais effectués sur des éléments de construction par le Virginia Polytechnic Institute.
TABLEAU 3. - RÉPERCUSSIONS DES DIVERSES EXIGENCES FONCTIONNELLES SUR L'UTILISATION DU BOIS DANS LA CONSTRUCTION DE LOGEMENTS
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Exigences fonctionnelles |
Principales parties concernées |
Restrictions |
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1. Résistance mécanique et stabilité |
Tous les éléments porteurs et le gros œuvre (exigence de stabilité) |
En général, aucune restriction. Le gros œuvre en bois peut résister aux plus fortes contraintes 1 |
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2. Protection contre les incendies ² |
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Incombustibitité |
En général, éléments porteurs des immeubles à plusieurs étages |
L'utilisation du bois est interdite |
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Résistance au feu des structures |
Murs de séparation et planchers, éléments porteurs des immeubles à plusieurs étages |
Exigence qui peut être satisfaite par des structures en bois lourdes ou par des structures légères avec revêtement protecteur et remplissage ³ |
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Propagation des flammes à l'intérieur |
Surfaces des murs et des plafonds |
Ignifugation obligatoire, surtout dans les immeubles à appartements; ou panneaux de murs composites, avec âme ou surface incombustible. Compartimentage des grands immeubles, avec des portes coupe-feu et des pare-feu dans les éléments creux |
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Risques extérieurs (radiations, flammèches) |
Murs extérieurs et toitures |
Le revêtement en bois oblige à augmenter la distance entre
l'immeuble et les parcelles ou constructions voisines; il peut être
soumis à restriction ou à interdiction dans le cas des bâtiments
élevés. L'existence d'une charpente en bois derrière
le revêtement incombustible peut aussi jouer sur les distances |
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Origine des incendies |
Circuits électriques, installations de chauffage et de cuisine |
Les fils électriques doivent être sous gaine ou sous tube. La distance entre les sources de chaleur, ou les conduits d'évacuation et les matériaux en bois doit être fixée de façon à éviter une élévation excessive de la température |
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Possibilités d'évacuation |
Couloirs communs, halls, escaliers, puits d'ascenseurs |
Les règlements peuvent imposer des revêtements incombustibles, et souvent un gros œuvre incombustible dans les immeubles à appartements |
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3. Protection contre les intempéries (pluie. Soleil, vent) |
Toitures, murs extérieurs |
Aucune restriction à l'utilisation du bois, mais il est souhaitable de prévoir des toits très débordants. Dans les régions à pluies très fortes, les murs doivent avoir des joints étanches ou être tapissés derrière leur revêtement d'une membrane étanche au vent et à l'eau |
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4. Protection contre l'humidité du sol |
Fondations, plancher de rez-de-chaussée, pied des murs |
Les pièces de bois en contact avec le sol ou avec des matériaux
poreux placés à même le sol exigent en général
un traitement de conservation, à moins qu'il ne s'agisse d'essences
particulièrement durables |
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5. Protection contre la chaleur (isolation thermique, ventilation) |
Toiture, murs extérieurs et ouvertures, en pays froid, installations de chauffage |
Les propriétés thermiques du bois et la facilité de pose des autres isolants en font le matériau idéal pour toutes les régions, en particulier les régions tropicales humides et celles de l'hémisphère nord |
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6. Protection contre la condensation (surfaces internes et intersticielles) |
Surtout les toitures et les murs extérieurs, particulièrement dans les climats à fortes différences de température et d'hygrométrie entre l'intérieur et l'extérieur |
Aucune restriction: mais un logement bien conçu doit être convenablement ventilé et muni de dispositifs interdisant la pénétration de la vapeur et de l'humidité |
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7. Isolation phonique |
Surtout les murs et les planchers séparant les logements (bruits véhiculés par l'air et bruits de percussion); les murs extérieurs et, à un moindre degré, les cloisons et planchers à l'intérieur du logement |
La faible masse des constructions légères à base de bois exige un apport de poids supplémentaire (notamment remplissage entre les solives) ou l'adjonction d'isolants matelassés ou de remplissage (par exemple à l'intérieur des cloisons ou sous les planchers flottants notamment,) ou encore l'aménagement de vides extrêmement efficaces (doubles cloisons) 5 |
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8. Luminosité, lumière du jour |
Murs extérieurs (ouverture des fenêtres) |
La construction sur charpente en bois facilite l'installation de larges ouvertures |
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9. Adduction d'eau et installation sanitaires |
Principalement revêtements de sol dans les salles de bains, WC et dans une moindre mesure, les cuisines |
Les planchers en bois peuvent être endommagés par les fuites, etc.; les bois tendres doivent être recouverts d'un revêtement imperméable ou être soumis à un traitement de conservation |
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10. Protection contre les animaux nuisibles (rongeurs, insectes tels que punaises, cancrelats, etc.) |
Presque tous les éléments et leurs points de jonction |
Lorsque les rongeurs ou les insectes risquent de provoquer de gros dégâts, mieux vaut éviter des éléments creux, à moins que tous les joints n'aient été soigneusement bouchés; les risques sont maintenant moins grands, grâce aux insecticides modernes qui peuvent être placés pendant la construction |
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11. Durée prolongée et entretien réduit (protection contre les champignons et insectes du bois; action des intempéries sur les surfaces exposées) |
Tous les éléments du gros œuvre, en particulier ceux qui sont les plus exposés à l'humidité et les moins ventilés, revêtements extérieurs |
Le bois exige certaines précautions: les bois tendres doivent subir un traitement de conservation, qui peut varier selon qu'ils sont plus ou moins exposés à l'humidité, surtout dans les zones tropicales chaudes et humides, mais aussi ailleurs, sauf lorsque le climat est très sec; il faut prendre des mesures spéciales pour faciliter la ventilation et interdire l'accès aux termites 6; le coût des revêtements extérieurs peut être réduit par un traitement avec un produit de préservation et par application de matériaux de finition extérieure ne formant pas de pellicule 7 |
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12. Esthétique |
Aspect des maisons dans leur cadre, matériaux intérieurs et extérieurs; souci du détail |
Les constructions en bois sont très belles lorsqu'elles sont bien conçues et bien finies, mais leur choix est entièrement subjectif; harmonie souhaitable avec l'environnement |
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1 Voir L.R.O. Anderson: The wood frame house resists nature's furies (30), - ² Voir R.G. Silversides: Fire hazard in timber structures (46). ³ Le règlement régissant l'industrie du bâtiment (1965) en Angleterre et au pays de Galles énumère un grand nombre de techniques de construction mixtes pour les cloisons et les murs non porteurs munis de revêtements divers et pouvant résister au feu pendant quatre heures. Toutefois la durée de résistance imposée pour le gros œuvre dés immeubles résidentiels ne dépasse jamais une heure et demie, et seulement lorsqu'il s'agit d'immeubles de plus de 90 pieds de haut. Le règlement en vigueur aux Etats-Unis et dans d'autres pays classe lui aussi les éléments à base de bois d'après leur résistance au feu. Voir également: Manual on wood construction for prefabricated houses, pages 97 à 102, publié en 1947 par le Department of housing and urban development, Etats-Unis, Washington D.C.; réimpression 1967 (4). - 4 Voir D.H. Percival, Present and potential applications of treated pole and post construction for houses (44). - 5 La Timber Research and Development Association a mis au point, au Royaume-Uni pour les constructions de hauteur moyenne, des matériaux légers excellents et peu coûteux pour les murs et les planchers: ces matériaux assurent une bonne isolation phonique et sont très résistants au feu (23), (24), (25), La figure 1 montre plusieurs constructions caractéristiques. - 6 Voir G. Becker: The hazard of fungus and insect attack for wood and wood-based material in houses in various regions and means of alleviating it (31). - 7 Voir J.M. Black: Finishes, construction factors and design to compensate for effects of weather on wood (33).
Les essais de prototypes d'éléments présupposent aussi une connaissance de la répartition des charges qu'il conviendra de simuler compte tenu des facteurs de sécurité appropriés. On supposera aussi que la qualité des matériaux et du travail reste la même quand on passe du prototype à la construction en série. Certaines réglementations exigent la répétition des essais sur plusieurs échantillons. L'essai sur une maison entière a été mis au point au Royaume-Uni au lendemain de la guerre (19) et on l'a appliqué aux maisons individuelles ou jumelées, qui se prêtent difficilement à la conception analytique. Chaque fois que cette méthode a été appliquée, on a pu construire à très bas prix des maisons à charpente en bois, où le volume total de bois employé ne dépassait pas celui qu'il fallait utiliser uniquement pour la toiture et le plancher intermédiaire de maisons de briques classiques.
La première méthode entraîne généralement un gaspillage de matériau, même lorsque la résistance du bois est parfaitement connue, mais elle est tout de même utile pour construire des maisons sur mesures et à un seul exemplaire. En pareil cas, le coût de la conception peut largement dépasser toutes les économies de matériaux qu'on pourrait faire. Pour les éléments courants, de nombreuses réglementations du bâtiment contiennent des tables indiquant les sections correspondant à diverses longueurs de portée; leur mise à jour périodique pour tenir compte de l'amélioration des connaissances techniques contribuera à réduire l'écart entre la méthode classique et la méthode analytique. Cette dernière méthode convient aux maisons d'un type peu courant, ou lorsque le nombre de maisons du même modèle à construire justifie le recours à un technicien. L'essai des prototypes, qu'il s'agisse d'éléments (fermes, etc.) ou de maisons entières, est la méthode la plus coûteuse. Elle est à recommander pour la production industrielle en grande série, parce qu'elle permet dans tous les cas d'établir les plans les moins coûteux.
FACTEURS INFLUANT SUR LE COMPORTEMENT DU GROS ŒUVRE
Trois facteurs jouent un rôle déterminant sur le comportement du gros œuvre en bois: résistance des matériaux; mode d'assemblage des membrures et éléments; formes choisies (pour les membrures, les éléments du gros œuvre ou l'ensemble du gros œuvre).
Au cours des 20 ou 30 dernières années, l'adoption de normes dimensionnelles et qualitatives pour les bois de sciage et divers panneaux à base de bois 9 a fait de grands progrès dans de nombreux pays, et ces normes indiquent souvent les coefficients de contraintes à ne pas dépasser en présence de certaines caractéristiques qui réduisent la résistance du matériau (nœuds, flache, inclinaison des fibres, etc.). La connaissance de ces normes est indispensable à la conception analytique et à l'essai des prototypes. Des coefficients de contraintes de ce type ont été calculés non seulement pour presque toutes les essences de résineux, mais aussi pour un grand nombre de feuillus. Dans certains pays, les mêmes caractéristiques mécaniques ont été affectées aux essences ayant les mêmes propriétés de résistance afin de simplifier l'application de la méthode de conception analytique. Cette méthode semble présenter un intérêt particulier pour l'exploration des essences secondaires mélangées des forêts tropicales, dont une classification d'après leur résistance peut être très facile à établir en fonction de leur densité. Il a été largement recommandé de leur affecter des indices de résistance et d'élasticité sur la base d'une gamme limitée de nombres caractéristiques 10, méthode qui est déjà appliquée en Malaisie et en Afrique orientale (37).
9 Voir les documents de base de la section 3 et la bibliographie de la section 5.
10 Etablie d'après les séries de progressions géométriques calculées par Renard et déjà utilisées dans l'industrie pour fixer les dimensions de divers produits.
Les échelles de contraintes établies pour les bois tendres classés en fonction de leur aspect pèchent en général par excès de prudence en raison de la nature des méthodes employées 11. Le classement électromécanique, qui est déjà appliqué sur une échelle limitée dans plusieurs pays - et notamment en Australie où l'on s'en est servi pour les bois durs - est de nature à faire classer plus haut, du point de vue de la résistance, toutes les espèces auxquelles on l'applique.
11 Pour une description détaillée de ces méthodes, statistiques et arbitraires à la fois, dont on se sert au Royaume-Uni pour calculer des contraintes, se reporter aux observations de L.G. Booth et P.O. Reece, sur le British Code of Practice traitant de l'utilisation du bois dans le gros œuvre (2). Ces méthodes sont comparables à celles que l'on emploie en Amérique du Nord.
Quelle que soit la méthode de classement adoptée, il est très vraisemblable qu'un très grand nombre d'essences tropicales, sinon la plupart, sont bien assez résistantes pour être utilisées dans la construction du gros œuvre, bien qu'elles n'aient pas encore été commercialement exploitées (38, 41). P.A. Campbell (39) recommande l'adoption d'une classification simple des bois de sciage, qui tient compte de leur comportement, et distingue trois catégories: bois destinés au gros œuvre, bois pour éléments non porteurs et bois de menuiserie. D'après ses estimations, il a suffi d'abaisser les normes, en particulier celles des deux premières catégories, pour réduire les coûts de 15 pour cent dans les pays d'Afrique orientale qui ont adopté cette classification. La simplicité de ces règles de classification contraste avec les raffinements et la complexité des normes actuellement en vigueur dans les pays très industrialisés, plus particulièrement en Amérique du Nord (42).
La mise au point de bonnes méthodes d'assemblage a puissamment contribué au progrès des techniques du bois au cours des 20 ou 30 dernières années et a permis de réduire peu à peu les dimensions des membrures du gros œuvre. J.D. Boyd (36) analyse les diverses méthodes disponibles, ainsi que les facteurs qui les influencent et motivent leur choix. Une attention particulière est accordée aux problèmes que pose l'assemblage des bois durs et denses, ainsi qu'aux moyens à utiliser pour les résoudre. Le clouage est probablement la solution la plus couramment employée dans les pays en développement pour assembler les pièces de bois du gros œuvre, et c'est encore le cas dans les régions industrialisées. C'est aussi à cette conclusion qu'est arrivé L.G. Booth (35), qui a établi une série de tables pour démontrer les relations existant entre les méthodes d'assemblage, leur comportement, leur coût et les types de gros œuvre qui se prêtent à leur utilisation.
DIVERS TYPES DE GROS ŒUVRE
C'est de la forme géométrique de la section d'une pièce, d'un élément du gros œuvre ou de: l'ensemble du gros œuvre d'une construction que dépendent la répartition des charges transmises aux supports, le type de contraintes subies par les matériaux et l'efficacité de ces éléments de structure d'un point de vue économique. Les tables de Booth montrent que les éléments du gros œuvre peuvent revêtir des formes très varices mises au point par l'industrie du bois. Bon nombre de ces formes sont particulièrement adaptées aux structures à moyenne ou longue portée, tandis qu'un petit nombre seulement sont communément employées pour la construction à petites structures cellulaires, avec des éléments plans pour les murs et les planchers et souvent aussi pour la toiture. Il existe maintenant divers moyens - et notamment des tables pour les calculs des portées et le traitement électronique des données - qui facilitent l'étude du gros œuvre en s'appliquant à toute une gamme de formes, à diverses charges et à des bois de résistance diverse 12.
12 L'universalité d'application de ces procédés mis au point par la Timber Research and Development Association du Royaume-Uni est démontrée par H.J. Burgess dans Design Aids including computer programs for universal application (37).
Trois types de gros œuvre peuvent être distingués selon la répartition des charges:
1. Construction massive (murs de maison en rondins, planchers en planches épaisses, etc.) où les charges se répartissent dans l'élément.2. Construction à ossature (construction sur poutres et piliers, fermes de toiture, membrures en portique, etc.) où les contraintes s'exercent longitudinalement le long des membrures ou des éléments.
3. Construction légère (toitures galbées, planchers à panneaux stressed-skin) où les effets des charges longitudinales et transversales sont transmis par les parois minces des éléments aux supports et aux membrures.
Pour ces trois types de construction, le coût des matériaux diminue progressivement dans l'ordre de classement, mais les difficultés de conception et de production exigent aussi, dans le même ordre, de plus en plus de perfectionnements.
Les structures sur ossature ou charpente se prêtent très facilement à la combinaison du bois avec d'autres matériaux, et c'est à l'heure actuelle la technique la plus employée pour la construction de logements avec des éléments en bois. Mais il y a en fait de nombreux types de constructions hybrides alliant des éléments de nature différente (ossature à piliers et poutres, avec planchers et toitures en planches, etc.). Toutefois, la rentabilité de la conception et de la construction dépend de la disponibilité et du coût relatifs des matériaux nécessaires aux différents types de construction, ainsi que de la main-d'œuvre qualifiée disponible, des procédés d'assemblage et des moyens de production. On trouvera ci-après brièvement décrites les techniques de construction et les méthodes de conception des divers éléments de construction, ainsi que les caractéristiques essentielles de chaque élément.
CONSTRUCTION A MURS PORTANTS
Murs
a) Construction horizontale à membrures de rondins ou de rondins refendus, souvent équarris pour améliorer les surfaces de contact. Ces rondins sont posés les uns sur les autres et généralement assemblés aux angles par enfourchement. Cette technique de construction ne nécessite qu'une main-d'œuvre peu coûteuse pour le façonnage, mais elle exige d'énormes quantités de matériaux parce que les contraintes dues à la charge s'exercent transversalement à travers les membrures, dans le sens de la moindre résistance. En outre, le retrait des bois est très accusé dans le sens vertical. Cette technique est encore souvent employée dans les régions forestières pour les maisons de vacances et les chalets de montagne, mais elle exige beaucoup de précision et d'habileté dans la préparation des joints. C'est sans doute le plus ancien procédé de préfabrication par membrures indépendantes (précoupées avant assemblage sur le chantier).b) Planches verticales épaisses, assemblées par bouvetage ou joints à fausse languette. Les planches rainurées sur deux côtés peuvent être décalées les unes par rapport aux autres pour augmenter leur résistance au flambage. Elles ont en général 50 à 75 millimètres d'épaisseur et doivent être façonnées avec précision et très droites pour faciliter l'assemblage. Ce type de mur exige une grande quantité de matériaux, mais il est très efficace lorsqu'une seule épaisseur de bois suffit à satisfaire toutes les exigences. Les murs mitoyens en planches épaisses offrent une résistance au feu assez élevée, mais les joints sont vulnérables, et il vaut mieux doubler les bouvetages et les assemblages à fausse languette pour obtenir de meilleurs résultats à l'usage.
Planchers et toitures
Les matériaux sont généralement les mêmes que pour les murs de planches, mais conçus de façon à prendre appui sur des murs, des poutres, des pannes ou des arceaux. On peut les utiliser en éléments d'un seul portant ou en éléments de longueur variable (avec extrémités assemblées par joints à fausse languette). C'est le fléchissement aux extrémités qui fixe en général les limites d'emploi de ce procédé. Cette technique atteint son maximum d'efficacité lorsque les planches recouvrent au minimum trois travées consécutives; elle n'est donc généralement pas très efficace dans les petites constructions. D.F. Percival décrit un procédé de construction utilisant à la fois des poteaux et des planches (44)13.
13 Du fait de la normalisation de planches façonnées et rainurées de grandes dimensions, ce type de construction est très répandu en Amérique du Nord.
CONSTRUCTION A OSSATURE
L'ossature en bois est la technique la plus couramment utilisée pour construire les divers éléments d'une maison. Il convient de faire une distinction entre les ossatures à membrures largement espacées, comme dans la construction à piliers et à poutres, dont les maisons à poteaux décrites par D.F. Percival fournissent un exemple classique, et les ossatures à membrures rapprochées, montants de murs, solives de planchers et de plafonds, chevrons de toitures en pente. La première ossature se compose de membrures supportant chacune une charge distincte, tandis que la seconde constitue un ensemble de membrures entre lesquelles se répartit la charge, lorsque l'espacement est inférieur à 600 millimètres 14. Les ossatures en portique sont elles aussi couramment utilisées, mais moins souvent pour la construction de maisons que pour d'autres types de construction. Elles soutiennent à la fois les panneaux des murs et ceux de la toiture et peuvent également supporter une partie des charges, si les portiques sont peu espacés (voir A.W. Kempthorne [43]).
14 L'espacement de 600 millimètres (24 pouces) est un maximum assez arbitraire, car la répartition de la charge dépend en fait de divers facteurs, dont la rigidité de l'assemblage des membrures ou du recouvrement, comme c'est le cas pour les planchers ou les revêtements de murs. Les codes de conception sont en général très prudents en ce qui concerne la répartition des charges (voir G.F. Prange [45], pour les modifications apportées à l'American Model Codes, à la suite d'essais récemment effectués sur la répartition des charges dans les types classiques de maisons à ossature de bois).
Pour pouvoir construire des maisons à poteaux de bois, il faut avant tout disposer des installations nécessaires pour les poteaux et leur conservation. Il faut également avoir des sections de poutres assez fortes et des boulons solides ou quelque autre moyen analogue d'assemblage. On peut fabriquer des piliers et des poutres en combinant des bois de petite section ou même de petite longueur de façon à constituer des pièces en I ou en caisson 15. Dans les membrures ainsi composées, la section nette de la pièce a un rayon de giration et un moment d'inertie supérieurs, ce qui a pour effet d'augmenter la rigidité et la résistance au flambement. Cette façon de procéder a paraît-il, été utilisée avec succès dans quelques pays en développement.
15 Selon certains manuels techniques (9, 22), pour ces membrures composées, la section représente 65 à 82 pour cent de la section comparable d'une membrure homogène, la réduction dépendant du rapport longueur/hauteur de la membrure.
Dans certains pays, la tradition veut que l'on construise encore des murs à ossature de bois avec membrures assez espacées et remplissage de maçonnerie ou de plâtre sur lattis. Comme ces panneaux n'offrent que peu de résistance au gauchissement, il faut d'ordinaire les renforcer en diagonale. Il existe encore un peu partout dans le monde de nombreux édifices construits de cette façon il y a des siècles. Ce genre de construction exige beaucoup de matériaux et une main-d'œuvre qualifiée nombreuse. C'est encore sans doute l'un des modes de construction les plus populaires au Japon, où l'on utilise comme remplissage une mince couche de crépi.
MURS A MONTANTS DE BOIS
Avec ce type de mur, on part du principe que les poteaux sont bien maintenus latéralement par les matériaux de parement ou de revêtement, ou par des entretoises ou des contre-fiches. On considère donc qu'il s'agit en fait de colonnes faisant partie d'un ensemble où la charge se répartit entre les divers éléments (à condition que l'espacement ne dépasse pas 600 millimètres [24 pouces] et que la résistance soit calculée dans un plan parallèle au mur). Dans les constructions à un ou deux étages, il suffit en général d'employer des montants en bois feuillu ou résineux mesurant 75 x 50 millimètres (3 pouces x 2 pouces) ou 100 x 35 millimètres (4 pouces x 1 pouce ½) 16. On peut aussi utiliser des membrures de ces dimensions pour monter les murs de constructions a trois et quatre étages, à condition de doubler les pièces ou de moins les espacer dans les étages inférieurs 17. Les panneaux muraux sur ossature peuvent couvrir un ou deux étages (platform framing et balloon framing), et on a mis au point un certain nombre de variantes correspondant à diverses techniques de production et de construction 18.
16 H.J. Burgess (38) signale qu'en Malaisie, on se contente de poteaux de 33 x 33 millimètres (1 pouce ¾ x 1 pouce ¾) espacés de 600 millimètres (2 pieds) pour des bungalows construits en bois de feuillus de densité moyenne.
17 Des immeubles à appartements de quatre étages ont été récemment construits au Royaume-Uni en utilisant ces structures légères pour les murs (19).
18 Voir R.F. Blomquist, Timber framing for on-site construction (34), et Design Guide de la Timber Research and Development Association, Royaume-Uni (24). Les principaux types de charpente sont également étudiés dans de nombreux autres manuels de construction en bois (voir bibliographie en annexe).
La construction des murs à montants présente trois avantages essentiels:
1. Les membrures nécessaires sont de petites dimensions et de longueur assez réduite (des bois très courts peuvent être assemblés dans la hauteur du mur). On peut ainsi utiliser des arbres très petits pour obtenir les matériaux nécessaires; ces matériaux peuvent être rapidement séchés à l'air et, le cas échéant, très facilement et complètement traités.2. Les méthodes de production vont de la construction sur le chantier à la fabrication en usine de panneaux, grands ou petits.
3. Les méthodes d'assemblage les plus simples donnent en général satisfaction: clouage des membrures en bout ou à la base, clouage ou agrafage des matériaux de revêtement, etc. Les murs à montants reposent en général directement sur des semelles filantes ou sur les solives extrêmes des planchers intermédiaires, qui peuvent jouer le rôle de poutres transmettant les charges à des semelles isolées, comme dans le cas des constructions à piliers et poutres largement espacés.
Ce type de construction légère permet de monter des murs mitoyens très résistants au feu et au bruit, à condition d'employer des matériaux composites: panneaux à base de bois ou de gypse, avec remplissage minéral isolant ou garniture à base de certaines écorces 19. Les meilleures solutions consistent à décaler les poteaux les uns par rapport aux autres et à entrelacer une garniture isolante matelassée, ou à poser des cloisons doubles espacées de 150 millimètres (6 pouces) ou davantage. Cette dernière solution permet de disposer entre les poteaux un écran incombustible en briques minces ou en blocs (voir figure 1). Dans ce cas, les dalles de laine de bois agglomérée au ciment donnent également d'excellents résultats. Ces dalles sont en général classées comme incombustibles, elles résistent très bien au feu et apportent une bonne isolation phonique et thermique. Elles peuvent en outre être clouées sur les membrures ou fixées au mortier 20.
19 On a pu augmenter de 12 à 63 minutes la résistance au feu de cloisons à poteaux revêtus de contre-plaqué de 6 millimètres, en comblant l'espace compris entre les poteaux avec des fragments d'écorce de pin rouge, à raison de 1,7 livre par pied carré (9).
20 Un groupe d'étude international réuni par l'ONUDI a précisé les propriétés particulières des dalles à base de laine de bois, en attirant l'attention sur leur prix modique et sur l'intérêt qu'il y aurait dans les pays en développement à intensifier leur production et leur emploi (29).
Murs de séparation et plancher ignifuges et insonorisés.
SOURCE: TRADA, Information sheets on the Building Regulations 1965. TRADA, High Wycombe, Bucks, Angleterre, juin 1966.
PLANCHERS SUR OSSATURE ET TOITURES PLATES
Le type de charpente le plus employé pour les toits plats et les planchers supportant de faibles charges est fait de solives très rapprochées, placées entre des murs en charpente, des murs pleins ou des poutres. Ces solives sont recouvertes de planches disposées transversalement. Ces planches peuvent être à bords francs ou à rainure et languette; on peut également employer du contre-plaqué ou des panneaux de particules. Ces pièces sont en général clouées, le clouage pouvant être dissimulé dans la joue de la rainure si l'on utilise certains types de planches à rainure et languette. L'espacement des solives est en général fonction de la portée maximale admissible des planches, mais on peut donner même à des planches de résineux à rainure et languette de 19 millimètres (¾ de pouce) d'épaisseur une portée de 600 millimètres (24 pouces) sans fléchissement excessif. On peut, au besoin, réduire l'espacement des solives si l'on veut poser des bois de petites dimensions (ne dépassant pas 150 millimètres [6 pouces] d'épaisseur sur des travées de 3,6 mètres [12 pieds]) 21.
21 Dans les maisons malaises décrites par Burgess (38), les solives ont une section de 2 x 4 pouces, leur espacement au centre est de 2 pieds et leur portée de 8 pieds.
Le rapport entre la profondeur et l'épaisseur des solives joue un grand rôle dans l'économie de la construction, et plus il est élevé, plus la construction est économique: il faut toutefois respecter deux conditions:
1. L'épaisseur minimale requise pour la fixation (pour les travaux in situ probablement 38 millimètres [1 pouce ½])2. La contrainte latérale existante; dans le cas d'un plafond, le coefficient peut atteindre 7 ou davantage, mais il sera réduit si l'on insère seulement des entretoises ou des cales entre les solives, et il ne dépassera sans doute pas 5 si seules les lames de parquet interviennent dans la résistance au flambement.
TOITS EN PENTE
Dans le monde entier, on utilise couramment pour couvrir les maisons des toitures reposant sur des charpentes en bois, et il existe de nombreux systèmes qui n'exigent d'ordinaire que des éléments de charpente légers. On a sans doute intérêt à classer les matériaux de couverture selon le mode de support choisi, puisque c'est la nature des matériaux disponibles qui est le facteur déterminant dans la plupart des cas.
On distingue trois catégories de matériaux de couverture que l'on trouvera à la fin du tableau 4 qui énumère les principaux types de charpente utilisés, leurs caractéristiques et leurs limites et les divers matériaux de couverture qu'elles sont susceptibles de recevoir.
Parmi ces différents types de couverture, seuls les chevrons en treillis et les pannes composées sont habituellement fabriqués en série en atelier. Les autres éléments sont souvent précoupés ou mortaisés ou préparés de quelque autre façon avant d'être livrés pour être assemblés sur place.
STRUCTURES DE SURFACE
Les diaphragmes sont des éléments à parois minces, généralement rectangulaires, conçus de façon à offrir une résistance au cisaillement et à transmettre les poussées obliques, comme celle du vent, aux éléments latéraux qui les transmettent à leur tour aux autres éléments portants ou aux fondations. Les revêtements des murs et des parois peuvent jouer le rôle de diaphragmes verticaux et ceux des planchers et des combles le rôle de diaphragmes horizontaux, inclinés ou courbes. L'efficacité des dispositifs d'assemblage avec les éléments périphériques et les cléments intermédiaires est d'une importance essentielle. Dans le cas de travaux effectués sur le chantier, l'assemblage se fait généralement par clouage et l'écartement et la disposition des clous doivent faire l'objet de calculs ou d'essais. Les éléments fabriqués en usine sont souvent cloués, ou collés et cloués ou agrafés. On trouvera ci-après les divers types de revêtements diaphragmes, classés par ordre d'efficacité croissante:
1. Planches transversales, perpendiculaires aux montants, aux chevrons, etc. La résistance au cisaillement est faible 22 et entièrement due au moment des couples des clous aux intersections, ou à la friction dans le cas de clous isolés.22 Mais parfois suffisante dans certaines conditions climatiques (voir Burgess [38]).
2. Planches en diagonale. Bien qu'une partie du moment de flexion soit absorbée par les planches, la principale résistance aux charges est en compression directe ou tension, selon l'axe. La valeur de ces contraintes est plus élevée à la périphérie; un assemblage efficace y est indispensable.
3. Deux épaisseurs de planches en diagonale disposées perpendiculairement les unes par rapport aux autres. Ce type de diaphragme est beaucoup plus rigide et joue presque le rôle d'une plaque d'un seul tenant. L'une des couches absorbe la compression axiale et l'autre la tension.
4. Revêtement en contre-plaqué. Comme avec la double épaisseur de planches en diagonale, il n'y a aucun effet de flexion sur les éléments périphériques, pour lesquels il suffit donc de tenir compte de la charge axiale. Selon la charge et l'espacement des éléments de l'ossature, on peut réduire l'épaisseur à ¼ de pouce (6 millimètres) ou moins encore 23.
23 On peut utiliser des matériaux en feuille autres que le contre-plaqué si leurs propriétés de résistance sont connues ou si le modèle a été déterminé d'après des essais.
Dans les constructions où l'on a besoin d'une membrane continue comme support de fond ou comme matériau de couverture, les structures en diaphragme sont généralement une solution économique et permettent d'utiliser des assemblages simples pour les éléments de la charpente. Dans les constructions légères 24, les diaphragmes continus tendent à se substituer aux entretoisements à treillis en diagonale.
24 Pour plus de détails sur les données et procédures de mise au point des diaphragmes et des panneaux stressed-skin, voir (1) et (24).
PANNEAUX STRESSED-SKIN POUR PLANCHERS ET TOITURES
Ces panneaux sont généralement composés de feuilles de contre-plaqué collées aux deux extrémités d'éléments longitudinaux de la charpente (ou quelquefois au sommet seulement), de sorte que l'ensemble de l'ossature agit comme une série de poutres en I ou en T assemblées. L'espacement des éléments de la charpente (âmes) est déterminé par la largeur réelle des membrures en contre-plaqué. La continuité des éléments et des panneaux de recouvrement est essentielle, tout comme la qualité du joint 25. On a également utilisé avec succès des systèmes de clouage soigneusement calculés. Les panneaux sous tension sont extrêmement légers par rapport à leur rigidité et aux charges qu'ils peuvent supporter. Le panneau double notamment est beaucoup moins épais que les ossatures habituelles avec solives et planches. Les dimensions des panneaux sont fonction de la longueur des éléments de charpente et du contre-plaqué disponibles (qui peuvent toutefois être assemblés avec de la colle). Les largeurs les plus courantes sont 3 et 4 pieds (90 et 120 centimètres) et la longueur peut atteindre 16 pieds (4,8 mètres). Comme dans le cas des diaphragmes, on peut utiliser des matériaux en feuilles autres que le contre-plaqué (par exemple des panneaux de particules), mais leurs propriétés et en particulier leur résistance au fluage doivent être soigneusement étudiées compte tenu de l'intensité des tensions.
25 Pour plus amples renseignements sur les colles à utiliser, etc., se reporter à D. Countryman (40). Noter en particulier la partie qui concerne les adhésifs modernes de remplissage à utiliser sur place, et dont l'effet est, dans une certaine mesure, comparable à celui du procédé stressed-skin.
TABLEAU 4. - TYPES DE CHARPENTE POUR TOIT EN PENTE
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Types de charpente |
Caractéristiques et limites |
Matériaux de couverture à utiliser a) et c) |
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1. Chevrons (toit à une ou à deux pentes) |
Portées limitées étant donné la longueur et les dimensions limitées des éléments non soutenus, 16 pieds, soit 4,8 mètres au maximum, pour les toits à une pente et 24 pieds, soit 7,2 mètres pour les toits en selle, avec un espacement de 16 à 24 pouces (40 à 60 centimètres); la poussée sur les murs sera considérable si elle n'est réduite au moyen de faux entraits ou intégralement transmise à l'extrémité des chevrons; on obtient un comble ouvert et dégagé |
a) et c) |
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2. Pannes |
Contrairement aux chevrons, qui reposent généralement sur les murs de façade ou sur des poutres, les pannes sont parallèles aux bords du toit et au faîte et transmettent la charge aux murs de refend. La dimension économique maximale des pannes en bois de sciage est généralement de 16 pieds (4,8 mètres); on peut accroître la portée sans augmenter la hauteur des pannes, en utilisant des contre-fiches dans les murs d'appui; comble ouvert |
Généralement b), mais on peut également utiliser a) lorsque les murs portants ne peuvent pas supporter la charge du toit |
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3. Pannes et poutres triangulées 1 |
Des fermes triangulées intermédiaires sont fixées sur un système de pannes en bois de sciage, afin de réduire la portée des pannes au maximum acceptable. Ces fermes peuvent prendre appui sur les murs portants ou les poteaux. On peut soit laisser le comble ouvert soit poser un plafond sur les chevrons, à l'intersection avec les pannes |
Voir ci-dessus |
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4. Fermes triangulées 1 avec pannes et chevrons |
Comme ci-dessus mais des pannes très espacées servant de point d'appui à des chevrons ordinaires, qui à leur tour supportent des voliges ou des planches rigides |
c) et a) |
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5. Chevrons en treillis |
Des fermes légères triangulées très rapprochées (généralement 24 pouces [60 centimètres]) servent de soutien aux voliges ou aux planches de couverture et aux planches de plafond; les fermes servent à répartir les charges |
c) et a) |
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6. Chevrons et pannes |
Variante du système 2, adaptée de façon à supporter des chevrons et des voliges; nécessite des pannes en bois de sciage à grande section, mais on utilise souvent à leur place des pannes légères composées à âme en contre-plaqué ou à fil croisé ou à âme triangulée |
c) |
a) Matériaux en feuilles souples ou en asphalte coulé qui doivent reposer sur un support de planches rigides (par exemple feutre-toiture bitumé, plaques goudronnées, feutres doublés d'une feuille métallique, feuilles minces de métal ou de matière plastique, asphalte coulé ou matière plastique).
b) Matériaux rigides en feuilles ou bandes prenant appui sur les éléments de la charpente (par exemple tôle ondulée, couverture en aluminium ou en amiante-ciment, panneaux rigides creux ou sandwich en matériaux divers).
c) Petites pièces rigides, nécessitant un voligeage jointif (par exemple tuiles en terre cuite en ciment ou en amiante-ciment, bardeaux).
1 Pour les petites portées, ce qui est généralement le cas dans la construction de maisons on utilise de nombreux types de fermes, mais le plus souvent des fermes en W. Les éléments restent de petites dimensions, au besoin en utilisant des éléments jumeaux. On se sert de goussets cloués, ou collés et cloues, ainsi que de dispositifs d'assemblage, et depuis peu de plaques de ferme.
Ces panneaux ont aussi été utilisés, quoique moins fréquemment, dans la construction des murs, les mêmes remarques étant valables en ce qui concerne leur mode d'utilisation. L'avantage qu'ils présentent du fait de leur légèreté est contrebalancé par leur coût, un peu plus élevé, et par le fait que leur production ne peut être entreprise que sous contrôle en atelier. L'isolation phonique est médiocre en raison de la rigidité et de la très grande légèreté du matériau 26.
26 Voir notamment un rapport sur des essais acoustiques récemment pratiqués aux Etats-Unis pour la construction de logements à bon marché en éléments stressed-skin (10).
COUVERTURES EN VOILES MINCES ET COUVERTURES EN VOILES POLYGONAUX
Les voiles minces en bois sont des diaphragmes courbes ou des éléments stressed-skin dont la rigidité est assurée par la courbe de la forme géométrique particulière adoptée. Le rayon de courbure étant généralement élevé par rapport à l'épaisseur du bois utilisé pour les membranes, il n'est pas difficile d'obtenir les formes désirées en courbant ou en tordant légèrement les planches au moment de les mettre en place 27. Sauf pour les éléments du pourtour qui doivent suivre la courbe du toit, on peut généralement utiliser des lames de plancher à rainure et languette qui seront montées sur place. La Timber Research and Development Association a également mis au point des couvertures en voiles polygonaux réalisées avec des panneaux fabriqués en usine et destinées à être utilisées dans la construction de maisons. Comme dans le cas des toits à pannes, ces couvertures reposent sur les murs de façade; on manque toutefois de données d'expérience les concernant.
27 Parmi les diverses formes de couvertures en voiles illustrées dans le document de L.G. Booth (35), les paraboloïdes hyperboliques ont été utilisés pour la construction de maisons. Leur grand avantage est que les intersections du toit avec les cloisons parallèles aux murs sont alors en ligne droite.
En résumé, il est évident que les principaux types de structure considérés sont liés aux méthodes de production et peuvent être classés comme suit:
Constructions à murs portants. Construction sur le chantier. Production en atelier limitée au précoupage et à l'usinage des planches.Constructions sur ossature. Les charpentes lourdes sont aussi presque toujours construites sur le chantier, que l'on utilise des panneaux à base de bois ou à remplissage de mortier. Les charpentes légères laissent davantage de latitude et les méthodes de production couvrent toute la gamme des possibilités depuis la fabrication et le montage complet sur place jusqu'à un degré très poussé de préfabrication des divers éléments de la construction.
Constructions à revêtements de surface. Les éléments peuvent aussi être produits sur place, quelques éléments de charpente seulement étant fabriqués en usine, mais les panneaux stressed-skin exigent généralement une production contrôlée.
ELÉMENTS N'ENTRANT PAS DANS LE GROS ŒUVRE ET LEUR UTILISATION
La conception de ces pièces et éléments est régie par diverses considérations d'ordre fonctionnel, tenant compte de l'utilisation finale de l'élément en question ainsi que des matériaux disponibles et des méthodes de production. Certaines de ces exigences, notamment en ce qui concerne les revêtements de surface (planchers, revêtements extérieurs ou intérieurs des murs cloisons et plafonds, etc.), ont déjà été étudiées brièvement. On EL également déjà dit à ce propos que, pour des raisons d'économie, il faut qu'une même pièce puisse servir à deux ou à plusieurs fins. Cette remarque s'applique en particulier aux revêtements en bois ou panneaux à base de bois, qui peuvent d'ordinaire être utilisés aussi dans le gros œuvre.
Les ouvrages de menuiserie et les éléments de finition tiennent une grande place dans les utilisations du bois. Portes, fenêtres, volets, placards, rayonnages, plinthes, etc., en bois, sont couramment utilisés dans la construction de maisons, même dans les pays pauvres en bois. La conception de certaines de ces pièces est fortement influencée par les traditions et les conditions climatiques. De nombreux pays s'efforcent toutefois de mieux adapter les modèles aux exigences des techniques de production rationalisées. J. Bim et M. Koukal (32) traitent en détail des divers facteurs ayant une incidence sur la conception et la production des pièces menuisées; le document comprend des tableaux sur les bois tropicaux indiquant les usages particuliers auxquels ces bois se prêtent le mieux. Dans les ouvrages de menuiserie, comme pour le gros œuvre, on s'efforce généralement de réaliser des économies de matériaux - ce à quoi l'on parvient très souvent en utilisant des panneaux à base de bois - et de simplifier les détails de construction afin de réduire le nombre des opérations nécessaires.
Dans les constructions modernes, et notamment les constructions à bon marché, de nombreuses pièces de menuiserie traditionnelles; telles que plinthes, cimaises, architraves, lambrequins, douelles, etc., sont réduites au minimum et souvent entièrement supprimées. Il convient toutefois d'étudier avec soin les détails pour éviter que la simplification ne se fasse au détriment des qualités fonctionnelles ou de l'aspect de la construction.
Parmi les emplois secondaires, il faut mentionner les coffrages et les échafaudages pour lesquels on emploie de grandes quantités de bois de sciage, de poteaux et de panneaux. Il est indispensable de bien choisir les matériaux et mettre au point leur utilisation si l'on veut à la fois réaliser des économies de matériaux et assurer la sécurité des ouvriers. Le meilleur moyen de réemployer les coffrages et de réduire les pertes consiste à les utiliser en panneaux, ce qui nécessite un certain degré de coordination modulaire dans la construction.
Lorsqu'il s'agit de construire des maisons d'habitation, les pièces en bois ou en panneaux à base de bois présentent, du point de vue des techniques de fabrication et de montage, un certain nombre d'avantages par rapport à la plupart des autres matériaux. En effet, elles sont légères et résistantes, faciles à travailler, à assembler et à fixer avec de simples outils à main, et relativement faciles à transporter et à monter en éléments de grandes dimensions sans avoir à utiliser un matériel coûteux. Cette extrême souplesse a permis de mettre au point toute une gamme de techniques de fabrication et de montage, adaptées aux niveaux technologiques des différents secteurs des industries du bâtiment et du travail du bois qui coexistent dans la plupart des pays et aux caractéristiques du marché de l'habitation. Ces techniques vont de la préparation des matériaux et de l'assemblage pièce par pièce des maisons sur le chantier même jusqu'aux méthodes les plus perfectionnées de préfabrication et de finition en usine de maisons complètes ou de sections de maisons, qui sont ensuite transportées et posées sur des fondations préparées. Il existe, entre ces deux solutions extrêmes, de nombreux stades intermédiaires, dont chacun est caractérisé par une répartition différente du travail et des compétences entre l'usine et le chantier. Le choix de telle ou telle méthode dans un cas d'espèce donné dépend non seulement des possibilités techniques, mais davantage encore de considérations d'ordre économique.
A la base, tous les systèmes de maisons en bois relèvent de l'une des trois grandes catégories ci-après, classées selon le degré de préfabrication croissant:
1. Assemblage sur le chantier d'éléments tels que les sciages et panneaux de formats divers, et d'éléments préfabriqués plus complexes (portes et fenêtres, etc.).2. Assemblage sur le chantier d'éléments fabriqués en usine, notamment panneaux pour les murs, les planchers, etc.
3. Fabrication en usine d'éléments tridimensionnels ou de maisons complètes.
La première catégorie englobe les méthodes qui sont apparues traditionnellement dans la plupart des pays et des régions disposant d'abondantes ressources en bois. Les méthodes de construction sur le chantier le plus couramment utilisées pour la construction de logements en Amérique du Nord, et selon lesquelles est construite la grande majorité des maisons monofamiliales dans cette région, sont décrites en détail par R.F. Blomquist (34). Leur efficacité dépend en grande partie des matériaux normalisés et des charpentiers qualifiés disponibles sur le chantier. On peut réduire progressivement les pertes de matériaux et les besoins en personnel qualifié en procédant, à la scierie ou à l'atelier du constructeur, au précoupage des éléments à la longueur voulue, au mortaisage, au perçage, etc. 28. Les maisons à ossature rigide à gousset en contre-plaqué décrites par A.W. Kempthorne (43) étaient également conçues pour être construites sur le chantier; pour économiser la main-d'œuvre et les matériaux, on se bornait à utiliser des appareils de montage simples et des matériaux en feuilles normalisés. De même, les maisons du type à poteaux décrites par D.H. Percival (44) sont conçues pour être construites sur le chantier, mais semblent nécessiter davantage d'habileté.
28 Les procédés de tronçonnage et de précoupage à la longueur voulue ont été essayés successivement à Surinam; les conditions requises pour que ces méthodes puissent être utilisées avec succès dans les pays en développement sont examinées par C.W.F. Tempelaar (47).
La plupart des systèmes de maisons préfabriquées en bois relèvent de la deuxième catégorie de constructions à base de panneaux 29. Les éléments de mur ont généralement une hauteur d'un étage; ils peuvent être étroits ou larges. Les panneaux étroits sont habituellement normalisés en largeur, afin de rationaliser la production; les dimensions habituelles sont 3 ou 4 pieds (0,90 ou 1,20 mètre). Cela permet, dans de nombreux systèmes, de pratiquer des portes et des fenêtres dans les panneaux normalisés avant qu'ils ne quittent l'usine. Les producteurs de panneaux préfabriqués de grande largeur adoptent généralement comme dimension la longueur du mur ou de la pièce. Ils offrent habituellement une gamme limitée de modèles de maisons et fabriquent des panneaux adaptés à leurs modèles. Les fabricants de petits panneaux, en revanche, visent à obtenir dans leur planning une souplesse qui est d'autant plus grande que les panneaux sont moins larges ou qu'il y a plusieurs largeurs standards. Les avantages que présentent la souplesse du planning et la plus grande facilité de manutention et de transport sont contrebalancés par le grand nombre de joints à confectionner et à rendre étanches sur le chantier, par la grande précision nécessaire dans la fabrication et par la difficulté d'incorporer aux petites unités des revêtements, des enduits et des canalisations. Avec des panneaux de grande dimension, il est possible de pousser assez loin la finition en usine, et l'on peut poser des fils électriques et diverses conduites. Toutefois, dans la plupart des systèmes de préfabrication, même avec des grands panneaux à la dimension d'une pièce, les unités sont fournies uniquement avec l'ossature et le planchéiage, et quelquefois avec un revêtement extérieur. Les revêtements intérieurs, les canalisations et les finitions décoratives font généralement l'objet d'un travail sur le chantier. Les éléments de plancher, de plafond et de couverture se présentent moins souvent sous forme de panneaux que les murs, sauf dans les systèmes de construction à voile sous tension.
29 On trouvera une étude détaillée des méthodes de construction des maisons par panneaux et éléments et par sections dans le document de travail préparé par J.L. Tucker, Industrialised Housing (48). Voir aussi le document spécial de K. Tiusanen, Prefabricated Wooden Houses.
Les systèmes de maisons préfabriquées les plus perfectionnés sont ceux qui livrent des sections à trois dimensions ou des unités de logement complètes (si leurs dimensions sont assez réduites) finies en usine. Une variante de ce système consiste à fabriquer des unités comportant des éléments pliables, dans lesquels l'élément central avec les canalisations est transporté en tant qu'élément à trois dimensions, alors que les parties sont repliées pendant le transport vers le chantier. Si l'on ne compte pas les maisons mobiles, ce type de construction ne représente encore qu'une infime partie du nombre total de maisons fabriquées, même dans les pays les plus avancés sur le plan industriel. Les raisons de cet état de choses seront examinées plus loin.
PRÉFABRICATION - AVANTAGES ET INCONVÉNIENTS
Les méthodes de fabrication ci-dessus impliquent un transfert progressif de la main-d'œuvre du chantier à l'usine. Ce transfert présente de nombreux avantages:
1. En atelier, la productivité de la main-d'œuvre est plus élevée du fait que le travail se fait à l'abri, dans de meilleures conditions d'organisation et de contrôle, et que les activités sont réparties en un certain nombre de petites opérations à caractère répétitif. De ce fait, la main-d'œuvre totale (chantier plus usine) diminue lorsque la part du travail effectué en usine augmente en valeur relative 30.30 Au Royaume-Uni, vers la fin des années soixante, du fait de la préfabrication de maisons à ossature de bois sous forme de panneaux, le nombre total d'heures de travail par maison avait diminué de près de la moitié par rapport à la construction traditionnelle en briques (11).
2. A l'exception des contremaîtres, des ajusteurs de machines, etc., on n'a besoin, en atelier, que d'ouvriers semi-qualifiés, dont la formation est plus facile à assurer. Par ailleurs, plus grand est le nombre d'opérations transférées du chantier à l'usine, moins on aura besoin d'ouvriers qualifiés pour les travaux de montage sur le chantier.
3. On n'a besoin que de machines à travailler le bois peu coûteuses, d'outils à main et d'appareils de montage simples; on peut par ailleurs améliorer progressivement le matériel de production à mesure que l'échelle des opérations augmente.
4. La construction des maisons s'achève dans de moindres délais; le montage rapide des carcasses permet de poser les canalisations et d'effectuer les finitions sous abri et plus rapidement.
5. La rotation du capital se fait à un rythme accéléré, d'où une rentabilité accrue.
6. Les pertes imputables au gaspillage, aux larcins et autres pertes matérielles semblables sont réduites.
7. On peut obtenir une meilleure finition (grâce à l'emploi de gabarits et à un contrôle plus strict du travail).
Ces avantages sont toutefois contrebalancés par un certain nombre d'inconvénients, qui tendent à limiter le développement de la préfabrication:
1. Plus la préfabrication et la préfinition sont poussées, plus la gamme possible de produits finals 31 est limitée et plus il est difficile de se conformer aux divers règlements locaux.31 Une société du Royaume-Uni, qui avait lancé sur le marché un type unique de maison à sections à un prix fort intéressant grâce à une compression remarquable des besoins globaux en main-d'œuvre, n'a pas tardé à se trouver à court de commandes (11).
2. Les capitaux nécessaires aux investissements en superficie d'usines et en matériel, ainsi que pour les activités d'exploitation, augmentent proportionnellement au degré de préfabrication.
3. De même, le coût du stockage et du transport et les problèmes de transport augmentent au prorata de la dimension et du degré de finition des éléments.
4. Les frais généraux en usine sont beaucoup plus élevés que les frais sur le chantier et ils ne se justifient économiquement que s'il y a une réduction correspondante des besoins en main-d'œuvre, pour des opérations déterminées. Cela signifie généralement que, à partir d'un certain point, il faudra utiliser des techniques et du matériel de production plus perfection nés si les travaux se font en atelier 32.
32 Se fondant sur des études relatives à des techniques de fabrication de maisons employées au Canada, H.B. Dickens (5) est arrivé à la conclusion qu'avec les modèles et les matériaux actuels il n'était guère possible de réduire encore les besoins globaux en main-d'œuvre en dépassant le stade du panneau clos (voir figure 2).
5. L'assemblage des panneaux semi-finis de grande dimension et le montage des maisons en sections nécessitent un matériel mécanique, c'est-à-dire des investissements de capitaux supplémentaires et un accroissement de l'effectif de personnel qualifié.
6. Le transfert socialement souhaitable de la main-d'œuvre du chantier au travail abrité en usine implique inévitablement un certain excédent de main-d'œuvre. Ceci ne peut être acceptable que dans le contexte d'un programme de construction en expansion ou s'il existe d'autres possibilités d'emploi.
CONDITIONS PRÉALABLES A L'INDUSTRIALISATION DE LA FABRICATION DE MAISONS D'HABITATION EN BOIS
Les méthodes industrielles de production de mai sons en bois ne peuvent se généraliser que si certaines conditions fondamentales sont remplies, dont les plus importantes sont les suivantes:
Existence de matériaux d'une qualité suffisante et régulière dans les dimensions voulues.Existence de débouchés suffisants pour les maisons ou éléments de maison.
Conception répondant aux conditions locales (sociales, climatiques, etc.).
Climat favorable à l'acceptation du produit par les autorités locales, les constructeurs et le grand public; la mise au point des produits doit aller de pair avec une vigoureuse campagne de promotion.
Moyens de transports adéquats.
Généralités
On suppose un bungalow d'une superficie de 1000 pieds carrés, sans maçonnerie
Phase a). Travaux entièrement exécutés sur place
Peu de précoupage et de préfabrication, sauf pour les fenêtres (travail en atelier non compris ici)
Phase b). Travaux partiellement réalisés à l'extérieur
Charpentes précoupées, fermes et ouvrages de menuiserie exécutés en atelier
Phase c) Eléments préfabriqués
Ajouter à b): murs et cloisons préfabriqués (avec revêtement unilatéral), portes préfabriquées
Phase d). Panneaux fermés
Ajouter à c): murs et cloisons préfabriqués (fermés des deux cotés) fils électriques partiellement posés dans les pignons, installation partielle des cléments de plomberie et de chauffage
Phase e). Panneaux fermés et aménagements
Ajouter à d): éléments de toiture et parfois éléments de plafond préfabriqués en atelier, installation plus poussée de fils électriques, réseau électrique complet «prêt à poser» paroi pour installation de plomberie et sous-ensemble, parois d'armoires de cuisine, parois de placards, «jeux» d'éléments de chauffage et sous-ensemble
Phase f). Eléments transportables
SOURCE: Dickens, H.B., Trends in Canadian house production. Technical Paper N° 299, Div. of Building Research, NRC, Ottawa, avril 1969.
Il est également significatif de constater qu'en Europe les systèmes de construction industrialisés et la préfabrication se sont développés tant dans les pays à économie planifiée que dans les secteurs publics des pays à économie de marché. Au Royaume-Uni, par exemple, au cours des dernières années, la construction industrialisée a représenté près de la moitié de la production d'habitations dans le secteur public, mais environ 5 pour cent seulement dans le secteur privé, qui tient une place tout aussi importante. La quasi-totalité des maisons à ossature de bois (qui ont récemment été réintroduites au Royaume-Uni), ont été préfabriquées au moins partiellement et fournies au secteur public, principalement à des autorités municipales.
Cependant, même dans le secteur public, on constate généralement une fragmentation et un manque d'uniformité et de continuité dans les commandes, ce qui limite l'ampleur de la préfabrication que les firmes de construction peuvent entreprendre 33. Le nombre d'entreprises qui peuvent bénéficier d'économies d'échelle et avoir une production continue ou semi-continue plutôt que par lots intermittents est limité, et ces installations se trouvent principalement dans les pays industrialisés ayant une importante production de maisons en bois.
33 La commande la plus importante de maisons à ossature de bois qui ait été passée au Royaume-Uni au cours des dernières années portait sur 700 maisons, se répartissant entre 12 modèles différents. Il s'est avéré que l'assemblage des panneaux à l'aide d'un matériel simple et le clouage à la main étaient les méthodes les plus économiques dans ces conditions (11).
En Amérique du Nord, où le marché des maisons individuelles est important, 80 à 85 pour cent de ces dernières étaient sans doute encore montées sur le chantier vers la fin des années soixante. Toutefois, ces techniques traditionnelles, qui correspondaient aux conditions du marché, se sont modifiées au cours des quelques dernières décennies du fait que des pourcentages sans cesse plus importants d'éléments sont fabriqués et, dans de nombreux cas, finis en usine. D'après l'étude de Hansen (8), qui porte sur un bungalow canadien typique construit sur le chantier, le coût de la main-d'œuvre représente moins du tiers du coût des matériaux, alors que précédemment ces deux postes étaient presque égaux (voir figure 3). La modicité de la part de la main-d'œuvre qui ressort de cette étude indique que les matériaux de construction modernes, tels que les fenêtres préinstallées, les matériaux en feuilles, les fermes de toit, les placards, les bardeaux et les soffites en aluminium incorporent une forte proportion de travail en usine et ont beaucoup réduit, au cours des années, le temps de construction sur les chantiers.
Il semble donc qu'en Amérique du Nord l'industrialisation du bâtiment ait porté surtout sur la production d'éléments plutôt que sur celle de maisons entières. Selon E.C. Stern (20), vers 1965 déjà, on signalait que les fabricants d'éléments en bois fournissaient les pourcentages ci-après d'éléments fabriqués en usine, par rapport à l'ensemble des éléments de maisons d'habitations préfabriqués:
|
Fermes de toit |
63 |
|
Portes et encadrements |
46 |
|
Panneaux de murs extérieurs |
32 |
|
Cloisons |
25 |
|
Murs-fenêtres |
20 |
|
Poutres à caisson |
17 |
|
Panneaux de couverture |
7 |
|
Panneaux de plancher |
7 |
On a constaté en outre une nette tendance à une finition plus poussée en atelier des éléments de menuiserie. Le pourcentage des fenêtres déjà garnies de vitres et peintes, de même que celui des placards et autres éléments finis en usine, a augmenté.
Il est plus facile d'industrialiser la fabrication de certains éléments que celle de maisons entières; en effet, la normalisation est plus facilement acceptée et l'on peut créer, même dans un petit pays, un marché de masse pour certains articles (portes, fenêtres ou fermes). Dans les pays en développement où le secteur public de l'habitation est peu important ou insignifiant, la production d'éléments semble constituer la voie la plus prometteuse vers l'industrialisation de la construction de logements, non seulement pour les pays disposant d'importantes ressources forestières mais également pour ceux qui sont pauvres en bois et où la demande d'articles de menuiserie et d'autres éléments en bois se développer parallèlement à la demande de logements.
FIGURE 3. - Eléments du prix de vente.
SOURCE: Hansen, A.T., The Mark V Project, Part 1: A cost study of a typical bungalow. Housing Note N° 29, Div. of Building Research NRC, Ottawa, décembre 1967.
La deuxième condition pour une production industrialisée de maisons en bois est tout aussi essentielle. Il importe de disposer de matériaux normalisés de la qualité voulue et d'on ne saurait, s'ils font défaut, envisager de fabriquer des panneaux ou autres éléments soigneusement finis pouvant être assemblés sans difficulté sur le chantier. Il semble que les expériences réussies sur le plan technique dans des pays en développement avec différents types et différents degrés de préfabrication se sont appuyées sur les activités de grandes sociétés ou des services forestiers. Dans ces cas, la préfabrication a été un prolongement de leurs techniques extrêmement perfectionnées en matière de sciage et de rabotage. Ces opérations se poursuivront vraisemblablement avec une ampleur limitée par les caractéristiques des marchés, qui ne sauraient changer rapidement. Un pas important sera fait sur la voie de l'industrialisation avec l'amélioration de la qualité générale des produits forestiers, en l'absence de laquelle il n'est guère possible d'envisager une préfabrication ou une production d'éléments de construction au sens moderne. A cette fin, les gouvernements, les industriels et les institutions financières devront arrêter un ordre de priorité pour leurs investissements.
Quel est le prix de revient des maisons, et de quelle manière l'utilisation du bois pour leur construction se répercute-t-elle sur les coûts? Dans quelle mesure des techniques améliorées et une productivité accrue peuvent-elles contribuer à abaisser les coûts? Que coûtent les habitations en bois par rapport aux logements construits à l'aide d'autres matériaux? Ce sont ces questions qu'il nous faut examiner maintenant.
COÛTS DES LOGEMENTS EN GÉNÉRAL
Bien qu'il n'y ait pas de définition satisfaisante de l'unité d'habitation type et que les normes en matière d'espace et de confort présentent d'amples variations tant à l'intérieur de chaque pays qu'à, l'échelle internationale, plusieurs études internationales et nationales permettent de se faire une idée du coût réel d'une maison familiale moyenne, du type approuvé ou financé par l'Etat. L'une de ces études, établie par la Commission économique pour l'Europe (27) indique qu'en Europe occidentale, dans 13 des 17 pays examinés, les maisons construites entre 1955 et 1957 ont coûté entre 2,7 et 4,9 fois le salaire annuel des travailleurs de sexe masculin. Dans les quatre pays restants (Espagne, Portugal, Turquie et Grèce) ce chiffre dépendait entièrement du type de logement adopté pour la comparaison; en Grèce, par exemple, il allait de 2,9 pour les «logements sociaux» réservés aux victimes des tremblements de terre, à 7,5 pour un logement ouvrier urbain. En Europe occidentale, le chiffre le plus faible (2,7) concernait le Royaume-Uni, bien que le logement témoin choisi fût nettement plus spacieux que dans les autres pays. Aux Etats-Unis, le chiffre était encore plus bas (2,0 environ). Une étude effectuée ultérieure ment par les Nations Unies (28) indique qu'en Europe orientale les coûts du logement sont légèrement supérieurs à ceux enregistrés en Europe occidentale, tout en restant, exception faite de la Yougoslavie, du même ordre de grandeur. D.V. Donnison a fait observer (6) que de telles analogies ne devaient pas être poussées trop loin, car les résultats enregistrés pouvaient être dus au fait que les pays intéressés avaient choisi des logements modernes pour les besoins de la comparaison, puis mis leurs prix en rapport avec le revenu moyen des travailleurs manuels qui, dans les pays les plus pauvres, provient en grande partie d'emplois ruraux peu rétribués. Il n'en demeure pas moins que, en coûts réels, l'offre de logements convenables est beaucoup plus grande dans les pays pauvres que dans les pays riches, bien que leur qualité soit peut-être inférieure. Il est hors de doute que ce facteur, associé au niveau généralement faible des investissements dans l'habitat dans les pays en développement (voir section 1), explique dans une large mesure la pénurie aiguë de logements enregistrée ces dernières années.
Les études faites au Royaume-Uni par la Building Research Station (3) indiquent que, sauf pour de courtes périodes de hausse ayant suivi les deux guerres mondiales, le coût de construction d'une maison neuve a approximativement représenté, pendant les 40 dernières années, le triple du salaire annuel moyen des travailleurs de l'industrie. Les chiffres pour les Etats-Unis, de 1948 à 1960, indiquent une tendance similaire, bien que les salaires américains soient beaucoup plus élevés. Ainsi, quand les comparaisons sont établies pour un pays sur une longue période, ou pour plusieurs pays ayant atteint des stades comparables de développement industriel, le coût réel d'une maison, calculé en années de travail, demeure à peu près le même.
Donnison (6) en conclut que le prix d'une maison satisfaisante suivra probablement l'évolution des revenus moyens, bien que les fluctuations de l'offre et de la demande, les interventions des pouvoirs publics visant à imposer des normes plus rigoureuses en matière de construction et d'aménagement, et d'autres facteurs, puissent provoquer de temps à autre des écarts par rapport à cette règle. L'auteur attribue cette tendance au fait que, contrairement à ce qui se passe pour les casseroles, les bas, le pain ou les stylos à bille, le logement n'est pas un produit unique dont le prix pourrait baisser à mesure que les techniques de production s'améliorent. Le logement représente tout un ensemble de biens et de services, qui constitue un élément essentiel du niveau de vie d'une nation, et détermine en grande partie la demande d'autres produits qui sont tributaires du type de maison qui doit les abriter, du nombre de personnes qui y résident et des aspirations qu'il encourage. Cela ne signifie pas que les tentatives faites pour abaisser les coûts de construction soient vouées à l'échec, mais donne à penser qu'elles entraîneront une amélioration de la qualité de l'habitat plutôt qu'une diminution de son prix.
On peut également déduire de ces constatations que si les préférences des individus en ce qui concerne les dépenses de consommation ne se modifient pas, les sommes qu'ils seront prêts à consacrer au logement ne varieront qu'avec la hausse ou la baisse de leurs revenus. Toute réduction des coûts de construction peut être absorbée soit par une meilleure qualité et un accroissement de la surface des logements achetés, soit par une augmentation du prix du terrain, ou des bénéfices des promoteurs, ou un relèvement des impôts sur la propriété foncière 34. A moins de revêtir une ampleur suffisante pour modifier les préférences et les priorités fondamentales en matière d'investissement et pour garantir des revenus plus élevés et plus largement répartis, les interventions de l'Etat sur le marché ont plus de chances de modifier la structure du coût total du logement que de changer la proportion du revenu consacré à ce chef de dépense ou d'améliorer la qualité et d'accroître la production des logements. Ceci est particulièrement vrai dans le cas des pays en développement à économie de marché.
34 La section 1 indique que cette tendance s'est fortement affirmée dans les pays industrialisés.
LA PART DES COÛTS DE CONSTRUCTION DANS LE COÛT DU LOGEMENT
Compte tenu de ces limitations, dans quelle mesure les coûts de construction peuvent-ils être affectés par l'emploi du bois et par les perfectionnements apportés aux techniques de production et de construction? Cette proportion variera sensiblement, non seulement suivant les pays, mais à l'intérieur d'un même pays, selon le type de logement et la densité de population, le coût des terrains et des services d'infrastructure, les prix des matériaux et des éléments de construction, les frais généraux du constructeur et son bénéfice (ou son déficit, ce qui dépend en grande partie de l'efficacité de sa gestion financière et technique) et, par-dessus tout, le coût du capital, lui-même fonction des taux d'intérêt et des conditions de prêt. J.J. Huson a montré (12) que, dans le cas des logements américains typiques construits ces dernières années, qu'il s'agisse de maisons individuelles destinées à la vente ou d'appartements-jardins à louer, les coûts de construction représentent environ la moitié du coût réel du logement. Des études consacrées aux coûts de construction de bungalows typiques dans la région d'Ottawa au cours de la même époque font ressortir une ventilation similaire des coûts, l'élément coût de construction représentant 58,8 pour cent du prix de vente (voir figure 3). Il est intéressant de noter que, dans les deux cas, les maisons examinées étaient des habitations de type classique à charpente en bois, pouvant soutenir dans leur catégorie la concurrence de constructions en maçonnerie.
ANALYSE DES COÛTS DE CONSTRUCTION
Les analyses des coûts de construction faites par Huson (12) pour un immeuble typique d'appartements-jardins de deux étages et demi et par Hansen pour le bungalow d'Ottawa (voir tableaux 5 et 6) présentent des ressemblances frappantes, bien qu'il s'agisse de deux types complètement différents d'habitations. Dans l'immeuble collectif américain, l'ossature complète représente environ 45 pour cent du coût total de construction. Dans le bungalow canadien, elle représente 53 pour cent de ce coût. Toutefois, la plomberie, l'électricité et les services mécaniques représentaient 25,4 pour cent des coûts dans le cas de l'immeuble et 21 pour cent environ dans celui du bungalow. Les opérations de finition représentaient quelque 30 pour cent des coûts pour l'immeuble et 26 pour cent pour le bungalow. L'ossature complète de la maison ne représentait donc dans les deux cas qu'un quart environ des coûts réels. Ceci indique les limites étroites à l'intérieur desquelles des modifications dans les méthodes de construction ou l'aménagement des murs, des parquets, du toit et d'autres parties de la charpente peuvent affecter les coûts 35.
35 Hansen parle également (8) d'un deuxième bungalow bâti d'après le même plan et ayant les mêmes dimensions que le premier. Ce bungalow a été conçu de manière à incorporer de nombreuses améliorations destinées à réduire les coûts, mais l'effet total de ces améliorations est resté faible.
Il est intéressant d'observer qu'à Surinam, le coût des éléments précoupés ou préfabriqués d'une maison du type Bruynzeel représente en moyenne 40 pour cent du prix de la maison terminée (47). Les coûts de main-d'œuvre sur le chantier atteindraient 20 pour cent environ du prix de vente à Surinam, mais seraient beaucoup plus importants dans certaines îles des Antilles où les salaires sont plus élevés (signalons que pour les bungalows canadiens construits suivant les méthodes classiques sur le chantier, ces coûts représentent 13,4 pour cent). Bien qu'il ne faille pas pousser ces comparaisons trop loin, il est intéressant de noter que, dans le pays en développement comme dans le pays industrialisé, les coûts de main-d'œuvre sont faibles par rapport à ceux des matériaux et éléments livrés sur le chantier. Bien entendu, cette observation vaut pour les systèmes perfectionnés de construction et donne à penser que de nouvelles économies dans des cas de ce genre proviendront vraisemblablement d'une réduction du prix de revient des matériaux obtenue grâce à des modèles plus économiques et à l'élimination du gaspillage.
Un rapport du Housing Department of Tasmania (18) montre clairement combien il est important, pour diminuer ou contenir les coûts de construction, de bien organiser et de bien gérer les chantiers, ce qui exige un degré élevé de normalisation et des normes de travail pour les opérations particulières. Ce rapport indique également que grâce à l'application des contrôles usuels et en l'absence de toute modification des méthodes de production des éléments ou des techniques classiques de montage sur le chantier, les coûts de construction des maisons en bois n'ont guère augmenté entre 1952 et 1963, malgré une hausse des salaires et du prix des matériaux de l'ordre de 30 pour cent (voir figure 4).
EVALUATION COMPARATIVE DU COÛT DES MAISONS A CHARPENTE EN BOIS ET DES MAISONS EN BRIQUES
Il n'est pas facile de comparer le coût de maisons construites avec des matériaux différents et selon des techniques différentes pour les raisons suivantes:
Difficulté de comparer la valeur des habitations et de juger de l'importance à accorder à la qualité de certains facteurs: isolation, finitions, résistance, aspect extérieur, etc.Fortes variations dans les besoins en main-d'œuvre et dans les coûts de construction, même si la méthode de construction utilisée est la même, et ce en raison des différences quant aux plans, aux dimensions de la maison, aux détails de construction, à l'emplacement et aux conditions météorologiques, à l'importance du contrat et, notamment, à l'efficacité de la gestion et de la main-d'œuvre, qui dépend dans une large mesure du degré de spécialisation et de la continuité.
Pour ces raisons, les estimations de coût fondées sur des plans ou sur des maisons expérimentales, voire sur de petits groupes de maisons d'un type nouveau, peuvent être trompeuses. Au Royaume-Uni, on s'est efforcé après la guerre d'élaborer des méthodes statistiques pour planifier la construction de grands ensembles comptant des centaines de maisons et d'analyser les renseignements sur les besoins de main-d'œuvre et les coûts au chantier et en usine pour être en mesure de faire des prévisions quant au rendement de maisons similaires, construites sur des emplacements semblables ou différents, en tenant compte des améliorations possibles et des limites imposées par les considérations de sécurité (16, 17).
1. Coût de construction
2. Coût des matériaux
3. Taux de main-d'œuvre
SOURCE: Murphy, G. I., Standard controls for large scale single unit housing dans Towards Industrialised Building. Comptes rendus des débats du troisième Congrès du CIB, Copenhague, 1965.
Les résultats de cette avance prise par le Royaume-Uni et des progrès plus récents enregistrés dans la construction industrialisée sont particulièrement instructifs, puisqu'ils nous permettent d'apprécier la compétitivité des maisons à ossature de bois par rapport à la construction classique en briques dans laquelle ce pays a excellé du point de vue de la qualité et de la modicité des coûts. En 1948, le bois manquait et son emploi était très sévèrement réglementé; aussi peu de méthodes de construction mises au point à l'époque prévoyaient son emploi, sinon pour la toiture et les planchers intermédiaires des habitations à deux étages qui étaient le modèle courant des constructions classiques en briques. Des neuf «nouvelles méthodes de construction» qui avaient été les premières à être examinées à une échelle satisfaisante quant à l'efficacité de la main-d'œuvre et à la rentabilité, une seule concernait les maisons à ossature de bois 36. Ses «temps de production améliorés sur un chantier normal» étaient les meilleurs de tous les systèmes étudiés 37, y compris les techniques fondées sur l'utilisation des éléments en béton banché ou en béton préfabriqué et soutenaient avantageusement la comparaison avec le système traditionnel (voir figure 5). Le prix des maisons construites suivant cette méthode dépassait cependant de 8 pour cent la moyenne nationale pour les habitations traditionnelles en briques.
36 Son principe était le suivant: panneaux muraux assemblés en usine à très légère armature de bois, fabriqués à partir d'éléments de 3 sur 1 ½ pouces, un revêtement de briques sur les murs extérieurs du rez-de-chaussée et un revêtement de feuilles d'acier appliqué en atelier sur les panneaux des étages supérieurs. Les essais portaient sur des prototypes complets et ont constitué un tour de force, du fait que la teneur totale en bois résineux ne dépassait pas celle prévue pour les maisons traditionnelles en briques, soit environ 8 mètres cubes.
37 Parmi toutes les formules étudiées par la suite, seul un système de construction faisant appel à un matériau autre que le bois s'est révélé légèrement supérieur pour ce qui est des heures de travail.
TABLEAU 5. - COÛTS DE CONSTRUCTION D'UN IMMEUBLE A APPARTEMENTS-JARDINS A DEUX NIVEAUX ET DEMI
|
Travaux |
Coût total |
Coût de chaque opération par rapport au coût total |
Main-d'œuvre employée sur le chantier |
|
Dollars U.S. |
Pourcentage |
||
|
Fondations |
4 126 |
2,2 |
30 |
|
Béton |
4 700 |
2,5 |
50 |
|
Protection contre les termites |
172 |
0,1 |
80 |
|
Plaques d'étanchéité |
83 |
- |
60 |
|
Bois |
28 050 |
14,8 |
0 |
|
Menuiserie |
4 950 |
2,6 |
0 |
|
Placards |
7 900 |
4,2 |
0 |
|
Escaliers |
900 |
0,5 |
0 |
|
Gros travaux de menuiserie |
19 125 |
10,1 |
98 |
|
Travaux de menuiserie de finition |
6 275 |
3,4 |
100 |
|
Béton léger |
3 000 |
1,6 |
50 |
|
Panneaux muraux |
10 000 |
5,3 |
50 |
|
Fenêtres et portes vitrées |
2 660 |
1,4 |
0 |
|
Miroirs et armoires à pharmacie |
800 |
0,4 |
0 |
|
Serrurerie et quincaillerie |
1 500 |
0,8 |
0 |
|
Vitres encastrées |
100 |
- |
0 |
|
Aciers de construction |
150 |
- |
0 |
|
Maçonnerie |
4 000 |
2,1 |
65 |
|
Ferronnerie |
1 100 |
0,6 |
20 |
|
Toiture |
2 000 |
1,1 |
50 |
|
Plomberie |
19 000 |
10,1 |
40 |
|
Electricité |
15 100 |
8,0 |
45 |
|
Antenne de télévision |
500 |
0,3 |
50 |
|
Chauffage, climatisation et tôles |
13 200 |
7,0 |
30 |
|
Isolation |
4 500 |
2,4 |
50 |
|
Peinture |
6 850 |
3,6 |
70 |
|
Papiers peints |
2 500 |
1,3 |
50 |
|
Calfeutrement |
100 |
- |
80 |
|
Appareils |
8 960 |
4,7 |
0 |
|
Carreaux de céramique |
1 500 |
0,8 |
65 |
|
Carreaux de sol |
1 400 |
0,7 |
50 |
|
Tapis |
11 140 |
5,9 |
30 |
|
Rideaux |
1 750 |
0,9 |
10 |
|
Nettoyage final |
650 |
0,3 |
100 |
|
TOTAL |
188 841 |
99,7 |
38,2 |
SOURCE: Huson, John J. Analysis of Costs in Housing, dans Proceedings of the International Symposium on Low-Cost Housing (Actes du Colloque international sur les habitations à loyer modéré), 8-9 octobre 1970, université du Missouri, Rolla.
TABLEAU 6. - COÛTS DE CONSTRUCTION SUR CHANTIER D'UN BUNGALOW CLASSIQUE A GLEN-CAIRN, PRÈS D'OTTAWA
|
Travaux |
Coût de chaque opération par rapport au coût total ($ 10 586) |
Eléments du coût |
||
|
Main-d'œuvre |
Equipement |
Matériaux |
||
|
Pourcentage |
||||
|
Terrassement |
2,13 |
11,0 |
89,0 |
0,0 |
|
Gazon, nivellement |
0,94 |
43,5 |
- |
56,5 |
|
Allées, allées carrossables, escaliers extérieurs |
2,16 |
15,2 |
0,6 |
84,2 |
|
Murs de fondation (y compris les semelles et les canalisations d'écoulement des eaux) |
7,15 |
29,2 |
- |
70,8 |
|
Soubassement (y compris l'assise) |
2,78 |
35,6 |
- |
64,4 |
|
Charpente (y compris les solives, les poutres, les colonnes) |
15,29 |
15,6 |
- |
84,4 |
|
Toiture (y compris le support de cheminée) |
2,41 |
22,8 |
- |
77,2 |
|
Isolation |
1,64 |
23,4 |
- |
76,6 |
|
Portes extérieures, fenêtres (y compris les doubles fenêtres, les fenêtres à guillotine, les châssis) |
7,81 |
8,3 |
- |
91,7 |
|
Plomberie (y compris le branchement jusqu'à la maison) |
5,29 |
9,8 |
- |
90,2 |
|
Electricité (y compris la cuisinière) |
4,78 |
18,3 |
- |
81,7 |
|
Chauffage |
4,29 |
13,8 |
- |
86,2 |
|
Panneaux de revêtement (y compris les carreaux muraux) |
6,32 |
41,0 |
- |
59,0 |
|
Menuiserie intérieure et huisserie |
11,82 |
14,6 |
- |
85,4 |
|
Parquets en bois dur (y compris ponçage, vernissage) |
4,10 |
20,4 |
- |
79,6 |
|
Revêtement de sol céramique ou autre (y compris sous-couche ou base) |
1,18 |
31,1 |
- |
68,9 |
|
Cheminée et foyer |
5,30 |
34,7 |
- |
65,3 |
|
Revêtement de briques |
2,36 |
32,8 |
- |
67,2 |
|
Pièces en aluminium pour gouttière (y compris les brides et le papier de revêtement) |
6,10 |
18,7 |
- |
81,3 |
|
Parois et plafond en contre-plaqué (appentis pour voiture), garniture extérieure en bois |
1,62 |
29,0 |
- |
71,0 |
|
Peinture extérieure et intérieure |
2,67 |
76,7 |
- |
23,3 |
|
Divers (nettoyage, réparations, livraisons) |
1,86 |
92,3 |
- |
7,7 |
|
TOTAL |
100,00 |
23,5 |
- |
74,6 |
SOURCE: Hansen, A.T., The Mark V project, Part I; A cost study of typical bungalow, NRCC, Ottawa, Division of Building Research, 1967, Housing Note N° 29.
Caractéristiques des murs
Type 1 Construction creuse en béton banché de 9 pouces
Type 2 Murs en béton sans éléments fins de 12 pouces
Type 3 Montants en béton et panneaux «Weather board»
Type 4 Montants et panneaux en béton-gaz
Type 5 Ossature en béton préfabriqué avec petites dalles en béton à l'intérieur et à l'extérieur
Type 6 Unités ayant une hauteur d'étage en béton préfabriqué (étroites)
Type 7 Grands panneaux de béton préfabriqué posés à l'aide de grues
Type 8 Grands panneaux de béton aéré revêtus de briquettes (montés par pont roulant)
Note: Pour les variations indiquées, les limites de tolérance sont ramenées à 90 pour cent. Seule l'absence totale de chevauchement permet de conclure avec 90 pour cent de certitude, qu'il y a une différence notable entre les temps de construction.
SOURCE: Ministry of Works, New Methods of house construction, National Building Studies, Special Report N° 4, HMSO, Londres, 1948.
En ce qui concerne ces coûts, on lit ce qui suit dans le rapport du ministère des Travaux publics (16): «Les avantages reconnus de ce type de construction, à savoir la facilité et la rapidité de l'édification, devraient se répercuter sur le coût de la maison. Celle-ci a été exposée aux mêmes inconvénients que les autres types non traditionnels d'habitations. L'incertitude quant à l'évolution de la conjoncture n'a pas permis de répartir les frais généraux d'une manière rationnelle, et la même incertitude a jusqu'à présent empêché la création d'un secteur efficace de production industrielle On a procédé avec les promoteurs à des échanges de vues qui donnent à penser qu'il sera possible de réaliser dans la construction des économies de l'ordre de 60 à 100 livres sterling par maison. De plus, on ferait des économies substantielles en calculant au plus juste les prix de revient en usine, ce qui rendrait la maison certainement plus avantageuse que les habitations traditionnelles.»
Cette longue citation a pour objet de mettre en relief les difficultés financières auxquelles devait faire face à ses débuts la construction à charpente en bois, fût-elle totalement industrialisée (c'est-à-dire associant étroitement concepteurs, fabricants et constructeurs). Pour cette raison, l'Etat accorda un soutien et des encouragements aux promoteurs de cette technique (ainsi qu'à ceux d'autres méthodes nouvelles), non seulement sous forme d'une assistance pour la mise au point des prototypes mais aussi par l'octroi de subventions spéciales aux services du logement appliquant des techniques inédites, afin de combler l'écart par rapport aux coûts de construction des habitations traditionnelles durant les premières années de fonctionnement des systèmes 38.
38 Après le retrait des subventions, nombre de nouvelles techniques ont été incapables de soutenir la concurrence et ont dû être abandonnées, sauf celles utilisant la charpente en bois.
Vers le milieu des années soixante, le Royaume-Uni a connu un renouveau d'intérêt pour les méthodes industrielles de construction, lié au lancement d'un programme élargi de construction que l'industrie traditionnelle n'était pas, estimait-on, en mesure de réaliser. Des diverses méthodes de construction alors en vogue, ha technique des grands panneaux en béton préfabriqué était la plus utilisée pour la construction des immeubles élevés, et le procédé du béton banché (principalement du type sans éléments fins) et celui de la charpente en bois l'emportaient pour les immeubles bas. Nombre de techniques de construction en bois étaient appliquées avec succès, principalement par des entrepreneurs patentés, et les renseignements recueillis par la Timber Research and Development Association et d'autres organismes ont révélé qu'elles soutenaient favorablement la comparaison, quant aux coûts, avec la moyenne nationale pour les constructions traditionnelles en briques (14). Voir également figure 6.
L'exemple le plus frappant de la compétitivité actuelle de la construction industrialisée des maisons à ossature de bois est donné dans le rapport annuel du London Housing Consortium - West Group pour 1970. Le groupe a mené à bonne fin un projet commun comprenant La construction de 718 logements (maisons de deux et trois étages) sur six chantiers situés entre les boroughs de Islington et de Hillingdon. Dans le cas de quatre chantiers pour lesquels on disposait de tous les coûts, des économies substantielles ont été réalisées par rapport aux devis établis sur la base de méthodes traditionnelles de construction. Le tableau 7 indique les économies totales réalisées par rapport aux prévisions de dépenses.
SOURCE: Holmes, R., Optimum Design and Production of Two Storey Housing, 1970. Thèse non publiée, travail basé sur les statistiques officielles concernant le logement et des informations fournies par l'industrie.
TABLEAU 7. - ECONOMIES RÉALISÉES GRÂCE A LA CONSTRUCTION INDUSTRIALISÉE DE MAISONS A OSSATURE DE BOIS SUR QUATRE CHANTIERS AU ROYAUME-UNI
|
Emplacement |
Logements |
Prévisions de dépenses (techniques traditionnelles) |
Soumissions acceptées (construction industrialisée) 1 | |
|
HILLINGDON | ||||
|
|
Cranford Park IV |
113 |
427 766 |
394 689 |
|
|
Cranford Drive |
157 |
591 121 |
561 206 |
|
ISLINGTON | ||||
|
|
Barnsbury Grove |
86 |
442 126 |
380 233 |
|
|
Mildmay Street |
48 |
237 914 |
205 382 |
|
TOTAL |
404 |
1 698 927 |
² 1 541 510 | |
1 Dans le cas étudié, le système de construction industrialisée (système de construction à ossature de bois faisant largement appel à la préfabrication), comportait de grands panneaux pour tous les principaux éléments, un revêtement de brique pour les murs extérieurs du rez-de-chaussée et un revêtement en plastique appliqué à l'usine pour les panneaux des étages supérieurs. Le montage par l'entrepreneur principal (qui n'était pas l'inventeur du système) était effectué à l'aide de grues. - ² Les économies réalisées sur les estimations de dépenses se montaient à 157 417 livres sterling.
Les économies, qui ont atteint presque 10 pour cent, soit 400 livres sterling par logement, sont sans doute imputables pour une part à l'importance de ce contrat et au fait qu'il avait été confié à un entrepreneur unique. Toutefois, de nombreux exemples recueillis ces dernières années indiquent que, même dans le cas de projets très petits (10 à 20 habitations), la maison à ossature de bois peut rivaliser, pour ce qui est des coûts, avec la construction traditionnelle, si le degré de préfabrication et la méthode de montage sont adaptés aux possibilités de l'entrepreneur et à l'importance des travaux. Deux groupes de 12 maisons ont été construits en 1970 par la méthode SEMLAC/TRADA 39. Dans les deux cas, les entrepreneurs n'avaient encore jamais construit de maison à charpente en bois; cependant, leurs offres étaient concurrentielles et l'un d'eux a avoué que ses bénéfices étaient plus élevés qu'avec les méthodes traditionnelles.
39 Un système ouvert dans lequel la carcasse est formée de panneaux de bois et de contre-plaqués relativement petits, conçus pour être montés à la main dans les projets de petite et moyenne importance.
L'expérience du Royaume-Uni montre qu'il a fallu une ou deux décennies pour éliminer l'obstacle que constitueraient les prix et permettre à la maison à ossature de bois de concurrencer les habitations traditionnelles en briques. En fait, au cours de cette période, la charpente en bois a cessé d'être une nouveauté et a gagné la faveur des clients et de l'industrie du bâtiment. Il convient d'ajouter que l'on a obtenu ce résultat bien que la productivité dans l'industrie du bâtiment ait dans l'ensemble augmenté très sensiblement au cours de la même période (27). Cette évolution devrait être encourageante pour ceux qui, au premier abord, ne croient pas la maison à ossature de bois compétitive, réaction habituelle dans les pays qui n'utilisent pas cette méthode de construction.
PRODUCTION ET PRIX DES ÉLÉMENTS
La normalisation et la production en série de pièces menuisées et d'éléments entraînent une réduction des prix grâce à des modèles plus perfectionnés qui permettent de réaliser des économies de matériaux (par exemple en utilisant la colle et des feuilles pour la production de portes planes ou de plaques spéciales, insérées à la presse, pour la fabrication de chevrons renforcés), et à une réduction des besoins en main-d'œuvre, due à la mécanisation et à la division du travail. Malgré les progrès enregistrés dans de nombreux domaines, notamment dans les pays industrialisés, de nouvelles économies pourraient être réalisées grâce à une rationalisation et à une normalisation beaucoup plus poussées des éléments. De nouveaux progrès dans ce sens contribueraient grandement à consolider la position des produits à base de bois tant dans le logement en général que dans le secteur des maisons à ossature de bois.
(1) AMERICAN INSTITUTE OF TIMBER CONSTRUCTION. 1966. Timber construction manual. New York, Wiley.
(2) BOOTH, L. G. & REECE, P.O. 1967. The structural use of timber. London, Spon.
(3) GARSTOW, ENGLAND. BUILDING RESEARCH STATION. 1962. International comparison of the cost of house building. London, HMSO. Note N° C918.
(4) ETATS-UNIS. DEPARTMENT OF HOUSING AND URBAN DEVELOPMENT AND U.S. DEPARTMENT OF AGRICULTURE. 1947. Manual on wood construction for prefabricated houses. Washington, D.C. (Réimpression 1967)
(5) DICKENS, H.B. 1969. Trends in Canadian house production. Ottawa, National Research Council of Canada, Division of Building Research. Technical Paper N° 299.
(6) DONNISON, D.V. 1967. The government of housing. London, Penguin Books.
(7) FORBES, W.S. 1969. A survey of progress in housebuilding. London, HMSO. Building Research Station. Current Paper 25/69.
(8) HANSEN, A.T. 1967. The Mark V project. Part 1. A cost study of a typical bungalow. Housing Note N° 29; Part. 2. Changes to reduce costs. Housing Note N° 30. Ottawa, National Research Council of Canada, Division of Building Research.
(9) HANSEN, H.J. 1948. Timber engineering handbook. New York, Wiley.
(10) HIXON, E.L. 1970. Acoustic evaluation of ten houses in the Austin Oakes Project. Dans Proceedings of the International Symposium on Low-Cost Housing Related to Urban Renewal and Development, 8-9 October 1970. Rolla, Missouri, University of Missouri Press.
(11) HOLMES, R. 1970. Optimum design and production of two-storey timber housing. (Thèse)
(12) HUSON, J.J. 1970. Analysis of costs in housing. Dans Proceedings of the International Symposium on Low-Cost Housing Related to Urban Renewal and Development, 8-9 October 1970. Rolla, Missouri, University of Missouri Press.
(13) KEATING, E.L. & MILLER, E.S. 1970. Preconditions for and benefits of the development of low-cost housing technology. Dans Proceedings of the International Symposium on Low-Cost Housing Related to Urban Renewal and Development, 8-9 October 1970. Rolla, Missouri, University of Missouri Press.
(14) LEVIN, E. & MATTOCK, P. 1967. Some economic aspects of timber frame housing. High Wycombe, Bucks., Timber Research and Development Association. Information Bulletin A/IB/5.
(15) ROYAUME-UNI. MINISTRY OF HOUSING AND LOCAL GOVERNMENT. 1952. The density of residential areas. London, HMSO.
(16) ROYAUME-UNI. MINISTRY OF WORKS. 1948, 1949. New methods of house construction. London, HMSO. National Building Studies, Special Reports N° 4 et N° 10.
(17) ROYAUME-UNI. MINISTRY OF WORKS. 1959. A study of alternative methods of house construction. London, HMSO. National Building Studies, Special Report N° 30.
(18) MURPHY, G.I. 1966. Standard controls for large scale single unit housing. Dans Towards Industrialised Building: Proceedings of 3rd CIB Congress, Copenhagen, 1965. Amsterdam, Elsevier.
(19) OLLIS, J. & JORDAN, J. 1971. Watery Lane project. Architects' Journal, 10 February 1971. High Wycombe, Bucks., Timber Research and Development Association. (Réimpression)
(20) STERN, E.G. 1968. Research on jointing of timber framing in the U.S. Dans Modern Timber Joints: Proceedings of an International Symposium on Wood Joints, London, April 1965. High Wycombe, Bucks., Timber Research and Development Association.
(21) STONE, P.A. 1959. The economics of housing and urban development. London, HMSO. (Building Research Station, Garston)
(22) TIMBER ENGINEERING COMPANY. 1959. Timber design and construction handbook. 2nd ed. New-York, F.W. Dodge Corporation.
(23) TIMBER RESEARCH AND DEVELOPMENT ASSOCIATION. 1967. Design data for timber structures. Architects' Journal, 8 et 15 March, 12 et 19 April 1967. High Wycombe, Bucks. (Réimpression)
(24) TIMBER RESEARCH AND DEVELOPMENT ASSOCIATION. 1967. Timber frame housing design guide. High Wycombe, Bucks.
(25) TIMBER RESEARCH AND DEVELOPMENT ASSOCIATION. 1968. Sound insulation of timber framed party walls. High Wycombe, Bucks. Information Bulletin A/IB/7.
(26) TURIN, D.A. 1969. The construction industry: its economic significance and its role in development. London, University College Environmental Research Group. Paper presented to the United Nations Industrial Development Organization, 1969.
(27) NATIONS UNIES. COMMISSION ÉCONOMIQUE POUR L'EUROPE. 1958. Le financement du logement en Europe. Genève.
(28) NATIONS UNIES. COMMISSION ÉCONOMIQUE POUR L'EUROPE. 1966. Les grands problèmes à long terme de la politique des pouvoirs publics dans le domaine du logement et les domaines connexes. Genève.
(29) ORGANISATION DES NATIONS UNIES POUR LE DÉVELOPPEMENT INDUSTRIEL. 1970. Production techniques for the use of wood in housing under conditions prevailing in developing countries: report of Study Group, Vienna, 17-21 November 1969. New York, United Nations.
NOTES DOCUMENTAIRES
(30) ANDERSON, L.O. 1971. The wood frame house resists nature's furies. WCH/71/4a/5.
(31) 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.
(32) BIM, J. & KOUKAL, M. 1971. Production of joinery for tropical countries.
(33) BLACK, J.M. 1971. Finishes, construction factors, and design to compensate for effects of weather on wood. WCH/71/4a/4.
(34) BLOMQUIST, R.F. 1971. Timber framing for on-site construction. WCH/71/5/4.
(35) BOOTH, L.G. 1971. Timber engineering for developing countries. WCH/71/5/2.
(36) BOYD, J.D. 1971. Problems associated with the use of wood in construction. WCH/71/4a/2.
(37) BURGESS, H.J. 1971. Design aids including computer programs for universal application. WCH/71/5/8.
(38) BURGESS, H.J. 1971. Experience with the promotion of wood in housing in the tropics.
(39) CAMPBELL, P.A. 1971. Performance specifications for the quality control of timber for housing in developing countries. WCH/71/6/2.
(40) COUNTRYMAN, D. 1971. The use of glued and composite elements in housing. WCH/71/3/3.
(41) GUISCAFRE, J. 1971. Le bois dans la construction en Afrique tropicale francophone. WCH/71/6/9.
(42) HEWITT, R. 1971. Design standards for wood: a North American view. WCH/71/5/1.
(43) KEMPTHORNE, A.W. 1971. Plywood gusseted rigid frames: a low cost structure for housing. WCH/71/5/7.
(44) PERCIVAL D.H. 1971. Present and potential applications of treated pole and post construction for houses. WCH/71/3/4.
(45) PRANGE, G.F. 1971. Uses of sawn lumber in housing.
(46) SILVERSIDES, R.G. 1971. Fire hazard in timber structures. WCH/71/4a/3.
(47) TEMPELAAR, C.W.F. 1971. Industrial production of housing in developing countries. WCH/71/5/6.
(48) TUCKER, J.L. 1971. Industrialized housing. WCH/71/5/5.
(49) TIUSANEN, K. 1969. Production of prefabricated wooden houses. New York, United Nations, ID/61.
1. La Consultation s'est penchée sur les problèmes de conception, de production et de construction. Elle a étudié les aspects suivants de la conception: urbanisation et densité logements; hauteur des maisons résidentielles et son effet sur l'emploi du bois pour les éléments de charpente; principes de planification et exigences fonctionnelles et leur effet sur l'emploi du bois et le comportement de l'ouvrage; possibilités d'employer le bois pour différents éléments. On a signalé les avantages et inconvénients de la préfabrication et les conditions préalables à la production industrielle d'habitations en bois. Enfin, en ce qui concerne les prix de revient, la Consultation s'est penchée sur les coûts de construction et sur les coûts comparés des maisons en bois et en briques. Les débats ont donné lieu aux recommandations suivantes.
2. De nombreux délégués ont souligné le manque de formation en construction en bois dans les programmes des cours de génie civil des universités. La Consultation recommande que, pour intensifier l'emploi du bois dans la construction, les collèges techniques, les universités et les instituts professionnels prévoient suffisamment de cours sur la technologie du bois et sur l'emploi de ce matériau pour la construction de logements dans l'enseignement donné aux ingénieurs et architectes.
3. On a étudié le dessin des charpentes et le choix des modèles. On a fait ressortir la nécessité de simplifier les produits autant que possible au moyen d'une conception rationnelle. La Consultation s'intéresse aux programmes de calcul par ordinateur mis au point par la TRADA au Royaume-Uni, et recommande la création, par un organisme international, d'un centre d'échange de données techniques, particulièrement dans le domaine des programmes d'ordinateur et des auxiliaires de calcul pour la technologie du bois et les pratiques de construction. Ce centre devrait diffuser ces informations par l'intermédiaire des organisations nationales.
4. On a passé en revue les matériaux à base de bois dont on dispose pour la construction d'habitations. La Consultation est d'avis que le manque de normes et un mauvais classement empêchent souvent les auteurs de spécifications et les dessinateurs-projeteurs de recommander l'emploi du bois. Par conséquent, la Consultation recommande instamment que l'Organisation internationale de normalisation (ISO) et les associations régionales et nationales de normalisation accélèrent les travaux des comités chargés de la normalisation des dimensions, des qualités et des méthodes d'essai des produits ligneux finis et semi-finis. Pour ce faire, la Consultation recommande la constitution de groupes internationaux chargés de soumettre à l'ISO projets de normes et de codes de dessin. On fait ressortir la nécessité d'une représentation suffisante des usagers au sein de ces groupes.
5. On a souligné la facilité d'adaptation et les avantages des fermes clouées lamellées; elles conviendraient aux pays en développement.
6. On a étudié plusieurs questions ayant trait aux techniques de fabrication et de montage. Les caractéristiques du marché et la demande influent sur les méthodes de fabrication qui vont des méthodes traditionnelles sur chantier à la préfabrication de carcasses de maison et à l'emploi de matériaux concurrents ainsi qu'à la construction mixte.
7. On fait ressortir la nécessité d'améliorer le planning de la production et l'organisation des travaux sur le chantier.
8. La Consultation signale que la souplesse d'utilisation du bois dans les plans et dans les fabrications permet d'adopter toute une gamme de techniques correspondant au niveau technologique et aux conditions de marché d'un pays donné. Elle estime que toutes les méthodes, de la plus traditionnelle construction sur chantier utilisant des matériaux de dimension non normalisée jusqu'à la préfabrication intégrale, seraient valables selon les circonstances particulières aux pays ou aux différents secteurs de leur marché.
9. Les conditions préalables indispensables à une préfabrication économique et techniquement valable ont été déterminées comme suit:
a) Matériaux de qualité satisfaisante, classés d'une façon méthodique, dans des dimensions précises.b) Existence d'un marché suffisant pour les maisons ou éléments de maison considérés.
c) Architecture appropriée aux conditions locales sociales, climatiques et autres.
d) Attitude favorable des autorités locales réglementant la construction, de l'industrie du bâtiment et du public en général; en outre, la mise au point des produits doit s'accompagner d'une propagande dynamique.
e) Moyens de transport suffisants.
10. La Consultation estime qu'en général on doit arriver à l'industrialisation par les étapes suivantes - et que des raccourcis peuvent aboutir à des difficultés et des échecs:
a) Normalisation de la production de sciages et de panneaux à base de bois.b) Production en grande série d'éléments simples de menuiserie et de charpente (portes, fenêtres, volets, fermes, poutres, etc.).
c) Production de panneaux pour les murs, les planchers, etc.
d) Préfabrication intégrale.
11. La Consultation reconnaît que, pour développer la construction résidentielle en bois, particulièrement la construction urbaine à logements multiples, et pour la rendre plus acceptable, il faut encourager l'utilisation du bois en liaison avec des matériaux inorganiques ulilisés soit comme revêtements protecteurs, soit comme liants (exemple: panneaux fibragglo ciment). La Consultation recommande des études sur les possibilités d'utilisation des bois tropicaux pour ces matériaux mixtes et sur les méthodes de fabrication ne nécessitant pas d'investissements importants.
12. On a constaté la difficulté de comparer les prix de revient de différents types de bâtiments et méthodes de production.
