PLANCHERS ANCIENS

Dans une maison de maître du XVII ème siècle, un percement effectué en plafond d’une pièce a libéré des gravois en provenance du plancher-haut, ce qui a surpris les occupants, croyant à un sinistre. D’après Jacques Robine, ancien Président de la Compagnie, la réglementation ancienne interdisait de mettre en décharge les résidus de démolition et de brûler les bois de charpente pouvant être réutilisés. C’est pourquoi les gravois étaient utilisés en construction neuve comme remplissage entre solives et plancher, ou entre éléments en pan de bois de cloison, avec un éventuel calage en coulis de plâtre. De part et d’autre de l’ossature en charpente, un lattage non jointif maintenait les gravois et servait d’armature à l’enduit de parement à la sous-face des planchers-hauts ou à l’aire de sol sous carreaux ou parquets. La découverte de vieille charpente raboutée dans un plancher, avec des mortaises inutiles, indique également qu’il peut s’agir de bois de remploi, à moins de modification locale, telle la suppression d’une trémie d’escalier intérieur.


PLANCHERS ANCIENS PARISIENS



Extrait de : Maisons de Paris, éditions EdN , Paris, 2003 par Jacques FREDET

PREMIÈRE DÉFINITION FONCTIONNELLE D’UN PLANCHER : ouvrage horizontal de charpente qui sépare les étages d’un bâtiment et supporte une aire de répartition des charges d’exploitation correspondant à une destination spécifique (affectation, usage des lieux).

Comme ouvrage de structure, sa FONCTION STATIQUE PRINCIPALE est de recevoir des charges d’exploitation, aujourd’hui normalisées (logement, bureaux, magasins, école, hôpital, etc.). Le plancher constitue un sol artificiel à un niveau souhaité. L’ouvrage travaille principalement en flexion à mi-portée et au cisaillement au voisinage de ses appuis.

À cette fonction structurale primaire (dite de couvrement ou encore de franchissement) s’ajoutent d’autres FONCTIONS STATIQUES COMPLÉMENTAIRES : stabiliser les appuis — généralement sujets à un équilibre instable — en constituant des butées par frottement ou en les empêchant de s’écarter (lorsqu’un ancrage existe, effectivement) ; les planchers constituent donc, à chaque niveau où ils sont présents, des dispositifs anti-flambement. Dans certains cas, la structure horizontale avec ses augets (entrevous) forment une surface horizontale rigide participant à l’indéformabilité d’ensemble (contreventement) en transmettant les efforts du vent sur les parois inférieures, jusqu’aux fondations (cas des planchers fers avec croix de Saint-André placés juste au-dessus de la travure avec augets en plâtre).

D’autres FONCTIONS DÉRIVÉES peuvent, selon les cas, devenir prépondérantes :

  • la sous-face d’un plancher participe du décor des pièces situées en dessous (plafonds, peints, corniches, travures apparentes, caissonées ou non, etc.) et parfois même de la partition spatiale du niveau de dessous (impact des retombées sur la partition spatiale) ;
  • certains planchers peuvent jouer un rôle de coupe-feu entre niveaux de commerces et d’habitation par exemple ;
  • le rôle de coupure acoustique peut devenir prépondérant dans la conception de la travure ;
  • de même pour le rôle de coupure thermique peut s’avérer décisif ;
  • enfin le rôle d’incorporation des canalisations ou celui de surface diffusant de la chaleur ou du froid peut être ajouté aux planchers (avec chapes flottantes, etc.), bien que cela soit fortement déconseillé dans les planchers anciens en raison des risques importants que cela entraîne (dégradation, usure accélérée de l’ouvrage).


Dans un immeuble d’habitation collective situé en ville, les planchers sont les ouvrages les plus nombreux, les plus répétitifs et les plus fragiles, notamment à l’eau et à l’humidité sous toutes leurs formes : leur capacité portante règle souvent la STRATÉGIE D’INTERVENTION (entretien, grosses réparations, renforcements, réaffectation d’un bâtiment). Lorsque l’opération dérive vers un façadisme subi, cela provient le plus souvent d’une méconnaissance de leur anatomie et de leur état de conservation ; le fait de les remplacer peut conduire à la suppression des parois de refend, ce qui conduit à vider l’ensemble des ouvrages à l’intérieur du périmètre défini par les parois périphériques.

Notion d’INTERVALLE STRUCTURAL (IS). L’examen de la morphologie des travures de planchers permet d’identifier les intervalles structuraux, formés par la composition des murs périphériques avec les parois de refends ; l’intervalle structural est la plus petite unité d’intervention dans des travaux de grosses réparations (« réhabilitation »).

Le SENS DE PORTÉE des planchers traditionnels en bois ou en fer (planchers unidirectionnel) classe automatiquement les parois de chaque intervalle : deux d’entre elles deviennent porteuses — sous-entendu de plancher —, les deux autres ne l’étant pas du tout ou presque pas, ce qui, en l’absence de chaînages appropriés, fragilise celles-ci vis à vis du flambement : une paroi non porteuse peut fréquemment assurer un rôle structural d’indéformabilité ou de chaînage d’un corps de bâti.

Dans le diagnostic de la structure statique, la PATHOLOGIE DES PLANCHERS occupe une place importante (flèches, dénivelées, détérioration des appuis, des assemblages, défauts des bois, attaque des insectes ou champignons lignivores, corrosion des fers, etc.). L’eau et l’humidité sont responsables de la plupart des désordres, notamment au voisinage des pièces humides (cuisines, salles d’eau, W.-C.) ainsi qu’aux rencontres avec les parois périphériques les plus exposées aux intempéries (pompage par les abouts de l’humidité présente dans certaines parties exposées de l’enveloppe périphérique).

L’EXAMEN D’UN PLANCHER concerne au minimum la totalité d’un intervalle structural, et, le plus souvent, celui des intervalles adjacents ; cela consiste à identifier le sens de portée, la nature des appuis, à caractériser le matériau et le type de travure, les équarrissages standard (hauteur, largeur de chaque membrure, l’entraxe répétitif), le type de hourdis et d’aire de répartition des charges d’exploitation notamment leur dimensions effectives afin d’évaluer la marge de capacité portante dont on dispose dans les conditions qui affectent les charges d’exploitation.

Dans un édifice d’habitation parisien, certains niveaux présentent des PLANCHERS SPÉCIAUX, assurant généralement un rôle de transfert statique. Il s’agit :

  • du plancher haut de rez-de-chaussée (ou de l’entresol) assurant le transfert des étages courants d’habitation vers les niveaux commerciaux : en effet, les plans des uns et des autres se superposent rarement et un certain nombre de points porteurs des étages peuvent être supprimés aux rez-de-chaussée et entresols ; ces transferts statiques s’opèrent généralement au moyen d’ouvrages spéciaux appelés poitrails, en bois ou en fer.
  • du plancher bas de l’étage en retrait, lorsque celui-ci existe.
  • des étages de combles dont la charpente est plus ou moins associée à celle des fermes, avec, notamment, la présence d’entraits portant planchers.
  • à certaines époques, les planchers peuvent recevoir dans des enchevêtrures appropriées, les parois verticales des cages d’escalier et des courettes.
  • le plancher bas du rez-de-chaussée, construit en fer à partir des années 1840, en remplacement des voûtes maçonnées, reçoit des charges d’exploitation nettement plus élevées que dans les étages courants d’habitation (500 daN/m2 au lieu des 150 daN/m2 réglementaires) ; il comporte généralement des trémies spéciales (descente de cave particulière, monte-charge, linçoirs de soupiraux) et supporte des variations hygro-thermiques importantes (humidité des caves, nettoyage des sols, chocs, etc.). C’est toujours un plancher de matériau et de morphologie particulière.


VOCABULAIRE DE BASE ASSOCIÉ :

COUVREMENT (voir aussi : ARC, FERME, LINTEAU, PLANCHER, PLATE-BANDE, POITRAIL, POUTRE, VOÛTE) — Ce terme générique désigne tout ouvrage franchissant une portée entre appuis, quel que soit son mode de franchissement, et limitant par le haut une baie, une pièce d’habitation, un espace intérieur quelconque. Les deux principaux modes de couvrement sont le mode architravé et le mode clavé ou voûté. L’encorbellement est un cas particulier de couvrement, rattachable au mode architravé. Les professionnels de l’ingénierie utilisent souvent le terme de franchissement à la place de celui de couvrement ; le premier terme met en évidence le problème mécanique de franchissement d’une portée, alors que le second souligne celui de définition des limites d’un espace. Le linteau, la plate-bande, l’arc, la voûte, le plancher (poutres et solives), le poitrail et la ferme constituent les principaux ouvrages de couvrement parisiens qu’il faut connaître.

TRAVÉE DE PLANCHER (voir : PLANCHER) — « Rang de solives posées entre les deux poutres d’un plancher ou entre une poutre et un mur » [ou encore entre deux murs] (Roland Le Virloys).

INTERVALLE STRUCTURAL — Les intervalles structuraux d’un corps de bâti sont définis, en plan, par la redivision de l’aire formée par ses parois périphériques verticales au moyen des parois de refend transversales et longitudinales. Ces intervalles, toujours clos par des éléments principaux de la structure, sont adjacents, ne se recouvrent pas et pavent le plan (au sens topologique de paver). Ils sont fréquemment convexes. Quand ils sont concaves, on observe le plus souvent un ouvrage horizontal de structure (tel qu’un tirant) au voisinage de l’angle rentrant, ce qui permet de les subdiviser en sous-ensembles plus ou moins autonomes.

Chaque intervalle structural constitue une unité spatiale et constructive relativement indépendante et qui a sa cohérence propre. C’est aussi une unité d’intervention dans un projet de réutilisation ou de restauration d’un édifice. Dans certains cas, peu nombreux, les refends, notamment ceux qui incorporent des conduits de fumée, peuvent ne rediviser qu’incomplètement un intervalle clos particulier ; on considère alors l’intervalle de taille supérieure qui réunit les parties indivises.

TRÉMIE (voir aussi : ENCHEVÊTRURE) — Le terme désigne une ouverture (cf. l’apertio d’Alberti) pratiquée dans un ouvrage de couvrement, tel qu’un plancher, une charpente de comble, une voûte maçonnée, afin de permettre le passage d’un escalier, d’un conduit de cheminée ou tout autre conduit d’emprise importante (canalisations groupées, ascenseur, monte-charge, rampe d’accès, etc.).

On parle de trémie lorsque l’ampleur de cette ouverture nécessite l’interruption de certains membres de la structure qui doivent être en conséquence soulagés par d’autres. On parle de simple réservation lorsque le passage s’opère dans l’intervalle de ceux-ci.

ENCHEVÊTRURE (CHEVÊTRE, LINÇOIR) [voir aussi : PLANCHER, TRÉMIE] — Assemblage de deux solives principales dites solives d’enchevêtrure et d’un ou deux chevêtres dans une ossature de charpente, généralement un plancher, afin de former une ouverture dite trémie, soit pour porter un âtre de cheminée, soit pour faire passer des conduits de cheminée ou encore pour y disposer un escalier.

À ces ouvrages s’ajoutent, aujourd’hui, le passage des ascenseurs, des monte-charges, des rampes accompagnant les aires de stationnement pour automobiles, des canalisations verticales de grande section — à chaque fois que l’on doit interrompre les membrures d’un plancher. Les ouvertures pratiquées dans le chevronnage des charpentes de combles pour le passage des lucarnes, châssis, lanterneaux et souches de cheminée, requièrent l’établissement d’enchevêtrures placées entre des chevrons de plus forte section, dits chevrons de jouée et des chevêtres appelés dans ce cas linçoirs.

Les solives d’enchevêtrure, particulièrement sollicitées au voisinage des appuis de chevêtres, sont de section plus forte que les autres et, dans les planchers en bois, elles sont de brin.

LINÇOIR (voir aussi : CHEVÊTRE, ENCHEVÊTRURE, PLANCHER, TRÉMIE) — Chevêtre placé au-devant d’une baie ou d’un conduit de cheminée. Les linçoirs déchargent les linteaux, plates-bandes, arcs, etc. de l’appui des planchers. Le terme est aujourd’hui équivalent à celui de chevêtre, réservé initialement aux seules trémies de cheminée et d’escalier.

Dans une façade comportant plusieurs travées de baies rapprochées, les arrière-linteaux et les linçoirs successifs peuvent fusionner selon une seule pièce ou deux pièces filantes qui sont appelées plates-formes ou sablières chaînantes, lorsqu’elles reçoivent les appuis de planchers en bois, filets lorsqu’elles reçoivent ceux de planchers en fer.

AIRE DE PLANCHER (voir aussi : AIS, CHAPE, ENTREVOUS, HOURDIS, PLANCHER) — Initialement « ce terme exprime deux choses : 1er. la charge qu’on met sur les solives d’un plancher, qu’on appelle ordinairement fausse-aire 2e. une couche de plâtre pur pour recevoir le carreau ou pour en tenir lieu. » (d’Aviler).


Par extension, l’air de plancher est le terme fréquemment employé pour désigner l’ouvrage, d’allure horizontale, qui permet de ponter les intervalles dans la poutraison de la charpente d’un plancher. L’expression se substitue alors aux termes d’ ais d’entrevous, hourdis, qui désignent différentes façons de clore les intervalles de cette poutraison, et de répartir les charges d’exploitation sur l’esemble de celle-ci.

Dans les anciens planchers à travure apparente, l’aire de plancher — ou fausse aire — consistait en une couche de plâtre, d’environ 2 pouces d’épaisseur, dressée sur des planches de bois (ais) posées directement sur les solives, parallèlement à celles-ci, ou sur de petites lattes de chêne refendues (bardeaux), simplement posées au-dessus des solives, perpendiculairement à celles-ci ; cette couche de plâtre pouvait suffire comme sol fini dans les habitations sommaires et les galetas ; dans d’autres cas, elle était recouverte d’un revêtement de sol constitué de carreaux de terre cuite, de dalles de pierre et, ultérieurement, de frises de parquet posées sur des lambourdes.

Lorsque le plancher est creux (« cinquième espèce de plancher » selon la classification de Bullet, les bardeaux et l’aire du dessus sont complétés en dessous par un lattis enduit, cloué sous la travure et faisant corps avec des augets en plâtre ; ceux-ci sont coulés par-dessus, entre les solives du plancher, avant la mise en place de l’aire. Le lattis et son enduit en plâtre, indissociables, forment le plafond ; plafond et augets entretoisent les solives et insonorisent les planchers. Lorsque les planchers sont hourdés pleins, c’est-à-dire quand les intervalles de leurs solives ou entrevous sont complètement remplis de plâtre, plâtras, déchets de coupe de moellons (cas des paliers d’escalier, des planchers hauts des écuries et des remises), l’aire est réduite à la seule couche de plâtre, sans bardeaux.

Aujourd’hui, ce terme tend à être remplacé par celui de forme ou de chape, couche, ou ensemble de couches, située entre la structure portante du plancher et le revêtement de sol proprement dit.

AIS (D’ENTREVOUS) [voir aussi : AIRE, CHAPE, ENTREVOUS] — Les ais sont des planches de bois destinées à clore l’intervalle entre les solives d’un plancher.

APPUI — L’appui d’un plancher, d’un poitrail, d’une ferme, etc. désigne une partie bien précise de l’ouvrage qui reçoit ce plancher, cette ferme, etc. : il s’agit de la surface de contact, généralement horizontale, de ces ouvrages de couvrement avec leurs supports verticaux.

Dans la conception de la structure statique d’un bâtiment, on distingue trois sortes d’appuis :

  • l’appui simple (appui libre) qui n’admet qu’une réaction dans le plan moyen de la pièce, normale à la surface d’appui (la seule inconnue est l’intensité de la réaction) ; c’est le cas du repos des poutres, poutrelles et diverses solives des planchers anciens sur les murs en maçonnerie et sur les sablières hautes des pans de bois ; ce genre d’appui permet un remplacement aisé des pièces dans ces ouvrages ;
  • l’articulation (appui articulé) dont la réaction autour de la rotule (ou ce qui en tient lieu) peut prendre une direction quelconque dans le plan moyen (on ne connaît ni la direction de cette réaction dans ce plan, ni son intensité) ;
  • l’encastrement (appui encastré) : aux deux inconnues de précédentes, s’ajoute un couple de forces qui empêche toute rotation de l’appui autour d’un axe perpendiculaire au plan moyen (l’angle formé par la pièce et son support doit rester invariable) ;
    l’encastrement transmet un couple d’encastrement à l’ouvrage de support ; les assemblages d’ossatures à goussets rentrent dans cette catégorie ; dans les ossatures métalliques contemporaines, boulonnées ou soudées, l’assemblage à encastrement est très utilisé (avec barrettes, raidisseurs d’âme), de même que dans les ouvrages en béton armé (encastrement des poutres, semi-encastrement des planchers dans les parois portantes) où il assure en même temps une cohésion d’ensemble de la structure. L’appui à encastrement est caractéristique des cadres et des portiques ; il ne faut pas confondre ici scellement — ou empochement — et encastrement, ces mots étant équivalents dans le langage courant.


Bien que ces trois cas théoriques ne se rencontrent qu’imparfaitement dans la réalité, ils servent néanmoins de modélisation des appuis pour établir le schéma statique.


AUTRE CARACTERISATION D’UN PLANCHER :

C’est un ouvrage horizontal de charpente qui sépare les étages d’un bâtiment et supporte une aire à destination spécifique. Il reçoit des charges d’exploitation, aujourd’hui normalisées. Le plancher constitue un sol artificiel à un niveau souhaité.

Le terme spécialisé de plancher désigne ici un ouvrage de structure, alors que dans le langage courant il est souvent assimilé à celui de planches de parquet placées au-dessus dudit ouvrage. Le plafond est la surface inférieure d’un plancher ou sous-face, laissée directement visible dans le cas d’un plancher apparent, ou revêtue de planches, de caissons, de panneaux ou d’enduits divers dans le cas d’un plancher plafonné.

La distance entre deux appuis d’une même pièce horizontale de la charpente d’un plancher s’appelle portée et ce même mot désigne également la surface horizontale d’appui proprement dite de chaque pièce d’un plancher. On appelle travée un « rang de solives posées entre les deux poutres d’un plancher ou entre une poutre et un mur » (Roland Le Virloys). Une travée de plancher renvoie généralement à un intervalle structural, c’est-à-dire une aire délimitée par des ouvrages de structure d’allure verticale, porteurs ou non porteurs de planchers, reliés entre eux de façon continue et close.

Les parties complémentaires d’un plancher en bois parisien sont l’ aire de répartition des charges d’exploitation (aire en plâtre coulée sur des ais ou des bardeaux en bois de chêne), le revêtement de sol (carreaux de terre cuite ou parquet sur lambourdes), l’ auget (dans les planchers creux) ou le hourdis (dans les planchers pleins) ainsi que le plafond (enduit plâtre sur lattis) lorsque la travure n’est pas apparente par-dessous.

Un plancher opère une translation de l’ensemble des forces qu’il reçoit sur ses appuis. Il travaille essentiellement à la flexion ; les planchers contribuent à stabiliser les murs qui les soutiennent en les empêchant de se rapprocher ou de s’écarter ; ils réduisent la hauteur de flambage des murs et contribuent à l’ indéformabilité dans le plan horizontal de la structure d’ensemble.

Le terme de plancher bas désigne la vue géométrale de la structure d’un plancher par dessus, alors que celui de planche haut désigne (par convention) une vue du dessous inversée comme dans un miroir (le côté gauche se transforme en côté droit et inversement) : on dessine donc une vue du dessous sur la disposition du dessus, comme dans les plans de coffrage des planchers en béton armé.

On distingue deux familles principales de planchers selon la composition de leur travée :

  1. les planchers à travée simple, où les pièces de charpente consistent principalement en un simple cours de solives courantes en bois (appelées dans certains cas poutrelles), disposées parallèlement entre elles (éventuellement en éventail) à intervalles réguliers et prenant appui à leurs extrémités sur des parois, dites en conséquence porteuses — sous-entendu de planchers —, les autres parois ne l’étant pas, ce qui ne veut nullement dire qu’elle ne font pas éventuellement partie de la structure ;
  2. les planchers à travée composée, où les solives reposent soit sur des poutres maîtresses, soit sur une poutre maîtresse et une paroi porteuse (planchers dits à la française décrits un peu plus loin), ou bien elles sont assemblés sur des chevêtres et des solives principales (planchers d’assemblage ou planchers à enchevêtrures décrits plus loin). Le report de charges d’exploitation sur les solives courantes peut s’effectuer directement (cas parisien) ou par des pièces intermédiaires (soliveaux) ; ce cas est fréquent en Italie ou en Angleterre et, dans ce dernier pays, ce type de plancher est désigné sous le nom de triple floor.


Étant donné que chaque pièce destinée à l’habitation devait être équipée d’une cheminée, son plancher, lorsqu’il était à travée simple, comportait en conséquence au moins une trémie avec enchevêtrure (ouverture pratiquée dans la travure pour y placer une cheminée sur un support incombustible). On range néanmoins ce cas de plancher dans les travées simples car l’enchevêtrure est unique, mineure, alors que le simple cours de solive l’emporte majoritairement. Seules les travées de plancher sans aucune trémie méritent pleinement le nom de travées simples — ce qui se rencontre rarement dans les édifices d’habitation à étages multiples, à l’exception des paliers principaux d’escalier et des petites pièces de dégagement ou de service.

À Paris, le plancher à la française est un plancher apparent et la sous-face de ses membrures est traitée pour s’offrir à la vue. Les maîtresses poutres font saillie par le dessous, en formant retombée, et l’appui des solives sur les parois se fait le plus souvent par l’intermédiaire d’une poutrelle muralière, dite aussi lambourde, qui a pour but d’éviter d’affaiblir ces dernières par les nombreuses pénétrations des solives dans le corps de leur appareil maçonné. Dans sa version canonique, au début du XVIIe siècle, les solives, de 5 pouces par 7 de section, sont placées à plat et espacées tant plein que vide.

Une variante de ce plancher consiste à placer les cours de solives dans le plan horizontal de la sous-face de la poutre-maîtresse en les assemblant dans des lambourdes, placées le long de la poutre et reliées à celle-ci par des boulons traversants et des étriers. Cette variante, plafonnée et sans retombée, se rencontre souvent dans les hôtels de la seconde moitié du XVIIe siècle et une autre variante de cette disposition s’observe dans les ateliers et entrepôts du XIXe siècle.

Les planchers à système d’enchevêtrures ou planchers d’assemblage parisiens, utilisent, comme leur nom l’indique, systématiquement l’enchevêtrure au droit des cheminées, conduits et baies, afin de maintenir une garde au feu et d’éviter de s’appuyer sur le couvrement des baies situées immédiatement au-dessous d’eux. Ils se composent de pièces maîtresses, les solives d’enchevêtrure, disposées de chaque côté des baies, des cheminées et des conduits à contourner et reliées entre elles dans leur plan par des chevêtres ou des linçoirs dans lesquels s’assemblent des cours de solives de plus petites sections, dites solives de remplissage ou de remplage ; solives d’enchevêtrure, chevêtres et linçoirs sont en bois de brin, de section carrée d’environ 8 pouces de côté (22 cm). Ces planchers n’ont pas de retombée et toutes leurs pièces sont établies sur un même plan horizontal inférieur de référence afin de permettre le plafonnage. À partir de la fin du XVIIe siècle, ils ne sont plus apparents et leurs bois sont équarris en conséquence ; ils sont recouverts sur leur face inférieure d’un plafond enduit plâtré sur lattis, faisant corps avec l’auget entretoisant les pièces de charpente. Les linçoirs ne diffèrent des chevêtres que par leur position au droit des baies et des conduits de cheminée.

Dans un plancher en bois parisien, on distingue donc tout un ensemble de pièces de charpente qui traduit, dans un vocabulaire adéquat, une hiérarchie structurale, reflet d’un cheminement des forces, oublié aujourd’hui par nombre de professionnels du bâti. Ce sont par ordre d’importance structurale :

  • les poutres maîtresses ;
  • les solives d’enchevêtrures ;
  • les chevêtres et les linçoirs ;
  • les solives d’enchevêtrures boiteuses (assemblées d’un côté dans les chevêtres ou linçoirs, et de l’autre en appui sur des parois porteuses) ;
  • les solives ordinaires ou solives courantes (dites poutrelles dans les planchers fer ou en béton armé) ;
  • les solives de remplissage normales ou boiteuses ;
  • les soliveaux (solives de remplissage de petite longueur).


Lorsque les solives courantes, de remplissage, sont de grande portée et de sections nettement plus haute que large (h / b > 2), ce qui se produit le plus souvent avec des solives de sciage mécanique de section voisine du madrier (h / b = 3), celles-ci tendent à se dérober sous la charge (déversement par torsion). On les maintient en leur milieu par des liernes, pièces de bois entaillées, disposées au-dessus de la travure à mi-portée, perpendiculairement aux solives, ou par des entretoises clouées latéralement ; les augets contribuent aussi à éviter la torsion.

Une table des équarrissages des solives, proportionnellement à leur portée est fournie par Mathurin Jousse dans son Le Théatre de l’art du charpentier et celle-ci sera reprise, telle quelle, dans tous les traités suivants : l’ élancement géométrique des solives est voisin de 24, chiffre préconisé par Rondelet dans son Art de Bâtir (Traité de l’art de Bâtir). Une autre table est fournie pour les maîtresses poutres, mais celle-ci ne fut que peu suivie dans la pratique, les équarrissages théoriques préconisés étant trop coûteux pour les maisons bourgeoises, et surtout indisponibles sur le marché : on observe rarement des sections en travée supérieures à 20 pouces (54 cm), 15 et 16 pouces (41 et 43 cm) étant les hauteurs les plus courantes à Paris, et ce pour des portées pouvant atteindre 22 pieds et au-delà (7,15 m) ; d’où leurs flèches importantes (sous-dimensionnement), accentuées par les défauts des bois. Dans l’habitation ordinaire parisienne, on ne trouve que rarement des poutres dont la longueur hors tout dépasse les 24 pieds (7,80 m), dimension de nombre d’entraits de fermes portant plancher. Les portées des poutres maîtresses les plus courantes oscillent entre 16 pieds (5,20 m) et 22 pieds (7,15 m), la longueur de la perche royale, que l’on rencontre couramment dans les planchers des hôtels.

Dans le passage des planchers en bois aux planchers en fer, les familles de planchers restent les mêmes, mais la nomenclature des pièces se simplifie : les solives des anciens planchers en bois sont dorénavant appelées poutrelles et, dans l’habitation courante, celles-ci sont faites de profilés I à ailes ordinaires (I a. o.) de 140 à 180 mm de haut. On se contenta de doubler l’entraxe qui est passé de l’ancien pied (32, 48 cm) à 70 cm environ.


PLANCHERS EN BOIS

LE MATÉRIAU BOIS (bas lat. boscus, allem. Busch) est hétérogène, anisotrope, de structure réglée par celle de ses fibres ; il est d’hygroscopie variable et possède un assez grand module d’élasticité (E = 16,6 GPa ║ fibres, = 1 GPa ┴ fibres ; ou respectivement : 12, 5 GPa et 0,6 GPa selon d’autres auteurs : voir la variation en fonction des essences).

Le bois est un matériau naturel, organique qui enregistre non seulement l’histoire de sa croissance mais aussi certaines caractéristiques de son sol : années sèches, pluvieuses, direction des vents dominants, pente et composition du sol, quantité d’exposition à la lumière (bois en lisière, plantations en massifs), élagage (morphologie des nœuds), etc. ; un bois de construction doit être bien élevé et l’élevage du bois de construction suppose une véritable culture à grande échelle qui a pratiquement disparue en France au XXe siècle. Le lien qui unit l’arbre à l’homme est préhistorique : l’arbre est un symbole de la vie humaine et de sa transmission d’une génération à l’autre (arbre généalogique). Correctement mis en œuvre, c’est-à-dire sec et avec une circulation d’air suffisante, le bois est pratiquement inaltérable. L’acier, non revêtu ou protégé, craint davantage le feu que le bois.

Le bois a un tissu poreux, hétérogène et anisotrope : il présente une résistance différente selon qu’il est sollicité dans le sens de ses fibres ou dans le sens perpendiculaire à celles-ci : l’anisotropie signifie ici que les propriétés sont différentes suivant les sections considérées — radiale, axiale, tangentielle —, l’angle de la direction d’application et le sens de la contrainte. Il gonfle et fait du retrait en permanence (on dit qu’il travaille hygrothermiquement) et la conception des assemblages doit tenir compte de ces gonflements et retraits, conjointement aux caractéristiques mécaniques anisotropes. Les propriétés du bois, variables, lui confèrent des avantages et des inconvénients, certains d’entre eux pouvant être recherchés pour des utilisations spécifiques (textures particulières en revêtement de surface, bois torses utilisés en charpenterie de marine, etc.).

Au niveau macroscopique, les cellules principales sont effilées et parallèles à l’axe du tronc, direction dans laquelle la résistance du bois est la plus élevée. Dans le sens axial, le bois est structuré en cernes traduisant des variations de densités, crées par les croissances rapides de printemps et d’été. L’essentiel de la croissance de l’arbre se passe dans le cambium ou aubier formant une couche étroite, juste sous l’écorce, le reste du bois étant plus ou moins mort, mais jouant un rôle mécanique essentiel de soutient de l’arbre. À l’échelle microscopique, les bois sont des solides expansés, présentant des cellules ligneuses tubulaires (longueur de 2 à 4 mm, diamètre de 20 à 40 µm), serrées les unes contre les autres (réseau quasi hexagonal), d’allure parallèle à l’axe de croissance de l’arbre. À l’échelle moléculaire, les parois des cellules ligneuses ont une structure qu’on peut qualifier de matériau composite (une matrice plus un renfort selon la physique du solide). Les fibres de cellulose (C6 H10 O5 )n ont une structure cristalline, synthétisées par l’arbre à partir du glucose par une réaction de condensation (45% de la masse). Le rôle de la matrice est assuré par la lignine (20% de la masse), polymère amorphe, et par l’hémicellulose (20% de la masse), polymère partiellement cristallin. Le reste consiste en eau, en solution dans la matrice (10-15% de la masse), en huiles et en sels (5% de la masse) dispersés dans celle-ci, donnant au bois sa couleur, son odeur, et, le cas échéant, sa résistance aux insectes et champignons lignivores (coléoptères, insectes sociaux, bactéries). Pour les propriétés structurelles du bois, consulter : Michael F. Ashby, David R. H. Jones, Matériaux, t. 2, Microstructure et mise en œuvre, Oxford, 1980, Paris, 1991.

Afin d’évaluer les propriétés physiques d’un bois, on distingue différents plans de coupe : transversal, radial et tangentiel. La succession concentrique des cernes sur la section transversale du tronc est une caractéristique structurelle importante : le bois initial formé au printemps présente de grandes pores et une faible densité, tandis que le « bois final » ou bois d’automne, est plus dense. Le bois massif diffère essentiellement des matériaux industriels homogènes, souvent isotropes et de qualité constante, notamment des produits dérivés du bois (fibres, copeaux mélangés à des colles plus ou moins toxiques pour la respiration humaine).

APPRÉCIATION DE LA QUALITÉ D’UN BOIS DE CHARPENTE

Le classement visuel du bois scié se fait selon :

  • les flaches,
  • les nœuds (isolés ou groupés),
  • les largeurs d’accroissements annuels,
  • l’inclinaison des fibres (de 7 à 18%),
  • les fentes (latérales de séchage = gerces, gélivures, roulures, etc.),
  • l’altération de la couleur,
  • les attaques éventuelles d’insectes ou de champignons lignivores,
  • les courbures (longitudinale, transversale).


HUMIDITÉ DU BOIS
L’humidité : selon la teneur en eau, le bois est sujet à des gonflements ou des retraits volumiques inégalement répartis et très accentués dans le sens radial et tangentiel (peu de stabilité dimensionnelle) ; lorsque le bois est entreposé dans une atmosphère saturée d’eau (approchant 100% d’humidité relative), il atteint son propre point de saturation qui se situe à environ 30% ; un équilibre est atteint avec l’atmosphère environnante lorsque le bois atteint un taux de 17% d’humidité (bois dit commercialement sec) ; à l’intérieur des logements, l’humidité du bois avoisine 10%.

L’humidité du bois H se définit selon la formule :
H % = m H - m 0 x 100
||||||||||||||||| m 0
avec mH, masse à l’état humide et mo, masse à l’état sec (anhydre). Sur pied, le taux d’humidité peut varier de 90 à 12O%. Dans la charpente traditionnelle et la menuiserie extérieure, on admet un taux de 16 à 18%. Le taux n’est plus que de 11 à 13% dans la charpente d’un comble habité, de 9 à 12% dans la menuiserie et le parquet traditionnel. Le bois est particulièrement fragile dans la zone située au voisinage du sol. En conséquence, le bois de charpente ne doit jamais toucher ce sol : nécessité d’un socle, d’un plot en maçonnerie de 2’ (65 cm) de haut à l’extérieur, 1’ (30 cm) à l’intérieur. Un poteau en bois ne devrait jamais être empoché dans du béton et, d’une façon générale, les empochements des poutres et solives dans la maçonnerie doivent essayer de préserver au moins 3 faces au contact de l’air, dont principalement l’about de la pièce pour éviter le pompage par capillarité de l’eau ou de l’humidité en provenance des parois extérieures.

Le bois se fossilise dans l’eau, à condition de rester complètement immergé : c’est l’alternance de séchage et d’humidité qui le fait pourrir, raison pour laquelle on procède au recépage des pieux en bois en-dessous du niveau le plus bas des eaux.


CARACTERISTIQUES MECANIQUES

mH est la masse à l’état humide, mo masse à l’état sec,
masse volumique (fonction du taux d’humidité) :

  • chêne d’Europe : 800 daN/ m 3 - (800 à 960 daN/m3 en moyenne)
  • sapin : 470 à 750 daN/ m 3 selon les essences (moyenne 600 daN/ m 3 ) - (560 daN/ m 3 )
  • pin : 550 à 650 daN/ m 3 - (pin du nord : 560 daN/ m 3 )
  • pitchpin (Amérique) : 800 daN/m 3


Pression de gonflement radiale (chêne) : 17 bars
Pression de gonflement tangentielle (chêne) : 25 bars ; d’où les gorges de décharges pour éviter les fissures accompagnant le retrait tangentiel (gerces ou gerçures).
Le retrait tangentiel est 1,5 à 2 fois plus élevé que le retrait radial.
Le bois « tire à cœur » : dans le cas d’un poitrail composé d’une bille resciée en deux dans le sens de la longueur, chacune de ces parties est placée à contre-cœur, c’est-à-dire que les faces contenant le cœur sont tournées vers l’extérieur ; cette disposition concerne toutes les pièces moisantes.

Séchage dit naturel : six à huit mois pour 25 mm d’épaisseur, 12 à quatorze mois pour 50 mm.
Dans le cas d’une poutre ou d’une solive travaillant en flexion, les nœuds doivent être placés au dessus de la fibre neutre ;
lorsqu’il s’agit de bois de sciage, le cœur (définissant le raide ou côté bombé) doit être placé dans la partie supérieure de la membrure.
Incendie : dans une pile de bois 1 daN de bois en feu exige 10 litres d’eau pour absorber la chaleur de combustion.

Matériaux dérivés du bois : panneaux (contreplaqués, lattés, de particules) obtenus par collage, assemblage, pressage à chaud et thermodurcissement du liant, à partir de placages, lattes, lamelles, laine de bois, particules, fibres et autres matières ligno-cellulosiques ; la fragmentation et la reconstitution produisent une diminution de l’anisotropie ; leurs dimensions dépassent celles du bois massif.


Cliquez sur ici pour voir le tableau de ces caractéritiques mécaniques : ICI
CLASSES DE RÉSISTANCE DU BOIS :
Selon l’épaisseur de l’accroissement annuel (a), le diamètre des nœuds sains et non groupés (Øn), le pourcentage de pente du fil incliné (%) :

  • classe I : résistance élevée a = 3 mm Øn = 30 mm 7%
  • classe II : résistance normale a = 5 mm Øn = 40 mm 12%
  • classe III: résistance faible a = 10 mm Øn > 40 mm 18%


(ce classement a un influence sur les valeurs des propriétés mécaniques des résineux et non pas, selon les suisses, sur celle d’un résineux comme le chêne).

DÉBITS DES BOIS :

  • débit en plot, tout venant : le plus courant, d’exécution facile et rapide : dosses, contre-dosses, fausses dosses, faux quartiers, quartiers (comprend le centre, aspect maillé),
  • débit sur dosse, très usuel surtout pour les bois à forte proportion d’aubier (bois déligné, chants dressés à la scie),
  • débit Moreau (sciages successifs perpendiculaires),
  • débit sur quartier (en quatre quartiers, puis concentrique),
  • débit sur maille ou débit hollandais (en deux parties, redivisées en deux, puis concentrique).



FORMULES D’EQUARRISSAGE

Cliquez ici pour voir les formules d’équarrissage : ICI
AIRES ou SURFACES D’INFLUENCE :
Les charges d’exploitation se répartissent sur les membrures d’un plancher selon sa morphologie spécifique (partition euclidienne de la surface du plancher selon des plans médiateurs entre appuis et entre poutres et solives) ; aire = entraxe de 2 solives consécutives x portée.

Les charges d’exploitation sont considérées comme uniformément réparties sur les membrures (par l’intermédiaire de l’aire), les appuis sont réputés simples (en réalité une articulation [2 inconnues] et un appui simple glissant [une inconnue] afin de rester dans les conditions d’isostaticité) ; on considère qu’il n’y a pas de continuité entre travées adjacentes de poutres ou de solives.


POIDS DES PLANCHERS :

  • poids propre d’un plancher bois : 250 daN / m2

avec charges d’exploitation du logement : 250 daN / m2 + 150 daN / m2 = 400 daN / m2

  • poids propre d’un plancher fer : 200 daN / m2
  • poids propre d’un plancher béton armé de 20 cm d’épaisseur : 500 daN / m2 (25 daN / m2 et par cm d’épaisseur)
  • plancher à ossature bois ou métal avec remplissage en plâtre et plâtras de x cm d’épaisseur avec revêtement en parquet
    bois : 12 (5 + x) daN / m3


  • parquet chêne, 24 mm d’épaisseur : 20 daN / m2
  • carreaux de TC léger à bain de mortier : 65 daN / m2
  • carreaux de TC lourds à bain de mortier : 100 daN / m2


  • plafond pâtre sur lattis : 20 daN/m2 (10 daN / m2 et par cm d’épaisseur)
  • cloison en carreaux de plâtre : 10 daN / m2 et par cm d’épaisseur
  • cloison de distribution très légère (placostyle) < 100 daN/ml - (40 daN / m2 en chg. unif. répart.) et légère : entre 100 et 250 daN / ml (100 daN / m2 en chg. unif. répart.)


  • chape en mortier de ciment : 20 daN / m2 et par cm d’épaisseur
  • chape flottante en béton : 22 daN / m2 et par cm d’épaisseur
  • travure brute en chêne : 72 daN / m2
  • chêne d’Europe : 800 daN / m3 (jusqu’à 900 daN / m3)
  • maçonnerie : 2 200 daN / m3; plâtre : 1 000 daN / m3



PLANCHERS EN FER :

Les poutrelles I à ailes ordinaires sont deux fois plus espacées que dans un plancher en bois (l’entraxe est, à Paris, de 70 cm environ) ; elles étaient livrées avec une contre-flèche.
Poutrelles I à ailes ordinaires : les hauteurs courante des profilés sont de 120, 140, 160, 180 mm (variation de 2 en 2 mm).

Appui des poutrelles : de 20 à 35 cm dans la maçonnerie (ne pas dépasser la contrainte de 6 bars dans la maçonnerie) ; chevêtres et linçoirs : assemblages âme contre âme par équerres boulonnées ou rivetées, avec ou sans grugeage de l’âme (inférieure ou supérieure) de la poutrelle portée ; parfois une équerre filante est rivée (ou soudée) à l’âme du filet ou poutre principale pour servir d’appui aux poutrelles courantes disposées perpendiculairement.

Les poutrelles situées aux extrémités d’un intervalle structural ne sont pas placées le long des murs, mais à une distance d’environ 1/3 de l’entraxe courant, afin de tenir compte des meubles lourds que l’on place à ces endroits.

« Filets » (poutres : doubles ou triples I, entretoisés, bridés) : poutrelle unique ou poutrelles doublées recevant des cours de poutrelles simples, avec ou sans appui intermédiaires et généralement constitués de une ou plusieurs colonnes en fonte.

Cloisons portées par un plancher en fer : les solives sont dédoublées au droit des cloisons, parallèlement aux poutrelles, espacées d’au moins 20 cm pour faciliter le remplissage entre les fers ; si la cloison est perpendiculaire aux poutrelles, on place une semelle en bois ou un fer U au dessus de la travure.

Au droit des baies, des chevêtres (ou, à proprement parler, des-linçoirs) sont disposés pour soulager les linteaux, arrières-linteaux ou plates-bandes, de même qu’au droit des conduits de cheminée et dans les trémies qui accompagnent les escaliers placés à l’intérieur d’un intervalle structural.

Poitrails, poutres caissons : assemblages de plats et cornières formant une poutre fortement chargée et de petite portée.

Appuis sur colonnes en fontes : étrier ou goujon carré entre les âmes du filet.
Appuis sur pans de bois : sur la sablière haute du pan de bois.
Appuis sur parois maçonnées : rognures de fer pour réduire les contraintes de compression ou chaînage sous l’aile inférieure.

Tirants et ancres : plats, traits de Jupiter avec brides et coins de serrage, ancres ou rosaces intéressant au moins 2 hauteurs d’assise (60 cm).

Chaînages : en fers carrés puis en fers plats ; une ancre à chaque changement de direction.

Hourdis parisien en plâtre et plâtras : les augets en plâtre sont portés entre les poutrelles (protégées de l’oxydation avec du minium de plomb ou, aujourd’hui, avec des peintures époxy) par une paillasse en fers carrés composés d’entretoises, coudées et contre-coudées (dites aussi à double crochets), de 14 à 20 mm de côté, appliquées contre les ailes inférieures des poutrelles pour maintenir leur écartement, d’environ 1 mètre. On dispose sur ces cours d’entretoises de petits fers carrés de 7 à 12 mm de côté, dits fentons ou cotes de vaches, espacés d’environ 25 cm (2 à trois entre 2 solives). La hauteur de l’auget, composé de plâtras bien blancs et de plâtre coulé in situ sur un plancher provisoire de planches brutes formant coffrage, dépend de la « classe » de la maison (environ 10 cm à 12 cm au milieu avec bords relevés en forme d’auge). Lorsque le plâtre a fait prise, on retire le coffrage et le hourdis se trouve arasé au niveau inférieur des poutrelles : il présente assez d’aspérités pour recevoir le plafond de l’étage inférieur, sans recourir à l’emploi de lattes. Le plafond a une épaisseur de 20 à 35 mm, formé de deux enduits, le premier en plâtre gros, le second en plâtre fin. Le parquet du dessus est fixé sur des lambourdes lardées de clous à bateaux, scellées dans des solins en plâtre disposés parallèlement ou perpendiculairement aux poutrelles ; dans le cas d’un revêtement en carreaux de terre cuite, ceux-ci sont scellés (mortier de plâtre ou de ciment) au-dessus d’un lit de sable disposé sur des hourdis pleins affleurant le dessus des poutrelles.

Hourdis en moellons hourdés au mortier de ciment hydraulique en plancher bas des boutiques.
Hourdis en poteries creuses, closes aux deux bouts et noyées dans le plâtre constatables dans les enchevêtrures des cheminées de certains planchers au milieu du XIXe siècle.
Hourdis en carreaux de plâtre évidés (vides tubulaires dans le plan axial) à partir du dernier tiers du XIXe siècle.

Bardeaux (ou hourdis) de terre cuite (tubulaire) couramment utilisés aujourd’hui (bardeau de 20 x 70 x 6 à 8 cm) : hourdis « Perrière », biseauté (pour un meilleur enrobage de la partie inférieure du I avec un mortier maigre, du béton, du mâchefer, du plâtre) ; le remplissage est arasé au niveau supérieur des fers pour recevoir le carrelage. Lorsque le plancher est parqueté, la hauteur du remplissage est inférieure et on fixe les lambourdes, soit directement sur les fers, soit sur le remplissage par l’intermédiaire d’un solin en plâtre ; lorsque la sous-face striée du bardeau doit recevoir un enduit plâtre formant plafond, on utilise un hourdis biseauté à bouts relevés aux extrémités (ou avec entailles), avec ou sans plaquette de terre cuite sous les ailes inférieures des fers, afin d’éviter les spectres (ponts thermiques etc.). On a également fabriqué des hourdis en céramique, clavetés (2 sommiers et une clef) pontant de 80 cm à 1m, des hourdis avec sommiers spéciaux (certains cachant totalement l’aile inférieure des fers), des hourdis voûtains, etc.

Voûtains en briques pleines fréquents dans les sous-sols (1/2 brique ou 1/4 de brique d’épaisseur) ; on place presque toujours une solive contre le mur, en réservant un intervalle de remplissage ; les solives sont entretoisées par des boulons à 4 écrous ; dans les étages courants on a utilisé aussi des briques creuses, alvéolées.


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