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Comment choisir les fixations pour sa construction bois?

Clous, vis, équerres, sabots, … Sans ces éléments de fixation, la construction bois contemporaine ne serait pas ce qu’elle est aujourd’hui. Les fixations sont indispensables pour réaliser des assemblages dimensionnés pour résister à toutes les pressions, durablement, et concevoir un projet architectural conforme. Associés à l’élaboration des structures de maisons individuelles, ou de projets plus ambitieux, les fixations ont de beaux jours devant elles.


Est ce que la fixation est un assemblage?


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Le choix du type d’assemblage se fait en fonction de la géométrie des pièces à joindre, de leur nombre et des angles entre chaque pièce, ainsi que de la sollicitation à transmettre.

Le type de section des barres à unir (rectangulaire,
circulaire, …), les considérations esthétiques (assemblage visible ou non) et les exigences de montage (place disponible, facilité du montage, …) sont aussi des
paramètres dont il faut tenir compte.



Les assemblages traditionnels

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Les assemblages traditionnels bois-bois permettent de lier les éléments sans avoir recours à l’utilisation de fixations métalliques. Ces techniques ont traversé les siècles. Elles sont principalement basées sur la bonne capacité du bois
à transmettre des forces en compression (embrèvements, tenons-mortaises).
Si elles nécessitent aussi parfois de faire appel à des éléments extérieurs, il s’agit encore de pièces de bois, des goujons pour des assemblages qui transmettent des efforts plus modérés.



Les assemblages par fixations métalliques

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Ces assemblages utilisent des pièces métalliques pour joindre les pièces de bois entre elles. On les divise en deux catégories :
Les fixations de type tige (clous, vis, boulons, goujons…)
et les connecteurs de surface (sabots, équerres, plaques, crampons…).

Ces deux catégories se distinguent par leur façon de transférer l’effort, soit sur l’épaisseur de l’élément bois
pour les premiers, soit par distribution sur la surface de contact de cet élément pour les seconds.


Le monde de la charpente a vécu plusieurs révolutions liées aux fixations : l’industrialisation de la pointe coulée, l’apparition des cloueuses, celle de la vis Torx à la tête en étoile et aujourd’hui, la vis tout filetage qui reprend des charges de 2T là où une vis lisse ne reprend que 200kg, avec des durées de mise en œuvre extrêmement faibles

Julien Lecarme, de l’ICCB

Les vis sont les fixations les plus utilisées


Dans le domaine de l’ossature bois, la vis la plus vendue est une vis de diamètre 8, tête ronde large en 100m de longueur jusqu’à 260mm.


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Les vis sont des concentrés de technologies : les angles, la taille des filets, leur orientation, la qualité des aciers, les fraises, les formes de tête, les empreintes. Elles sont, de loin, les fixations les plus nombreuses et les plus variées. Il existe trois familles de vis :


Les vis à filetage partiel :

  • On les trouve en ossature bois, en charpente. Elles ont, pour partie, remplacé les pointes coulées.

Les vis à filetage total :

  • Ce sont des vis plus structurelles, à laquelle on demande beaucoup de mécanisme. Beaucoup plus chères, elles deviennent intéressantes en remplacement de connecteurs encore plus onéreux et lorsqu’elles reprennent beaucoup de mécanique.

Les vis spécialisées :

  • pour la terrasse, pour des assemblages en extérieur, pour des bardages, pour des placages….



Quelles sont les critères de sélection pour une vis?

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Le choix d’un assemblage se fait en fonction du type et de l’intensité du chargement auquel il est soumis. Selon le cas, un assemblage doit être en mesure de transmettre des efforts de compression, de traction, de cisaillement et/ou
de flexion. Des paramètres auxquels il faut ajouter la stabilité dimensionnelle et la résistance à la dégradation des assemblages. Ces derniers garantissant la pérennité des constructions en bois.

Enfin, le comportement au feu est un autre critère important qui influence la stabilité de l’ouvrage en cas d’incendie. D’autres critères de conception comme la facilité de mise
en œuvre, la simplicité, l’esthétisme et le coût peuvent également guider le choix d’un assemblage.


Dans le cadre d’un contrat CMI, le bureau d’études peut être contrôlé à tout moment sur le calcul des charges à reprendre et justifier ses choix d’assemblage et de fixations.


Les fixation doivent facilité de mise en oeuvre


La conception d’un assemblage doit tenir compte des conditions de mise en œuvre. Les assemblages ayant un maximum d’éléments préfabriqués, simples à mettre en place sur le chantier, permettent d’effectuer un montage rapide. La préfabrication permet aussi de mieux contrôler la qualité de l’assemblage.


Heco-Schrauben

Un fixation esthétique et respectant les coûts

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L’une des grandes qualités d’une structure en bois est la beauté du matériau. Par souci esthétique, de nombreux projets nécessitent des moyens de connexion invisibles qui intègrent les pièces d’acier à l’intérieur de la membrure de bois. Dans d’autres configurations, les pièces métalliques ou les attaches peuvent être associées à un schéma graphique à prédominance esthétique pour répondre aux demandes architecturales.

Le choix d’assemblages simples (clous, vis, boulons) qui sollicitent le bois en compression permet généralement d’optimiser les coûts de la structure. La répétition de configurations d’assemblages standards et la préfabrication des éléments en atelier sont une source d’économie. Elle limite aussi la manipulation en chantier. La conception d’assemblages performants peut aussi diminuer le coût global de la structure en permettant de réduire la dimension de certaines pièces de bois (poutres).


Les fixations sont indispensable à la construction bois de grande hauteur


Bâtiment bois plus haut du monde

Pour les structures en bois, les assemblages en compression sont recommandés afin d’obtenir un comportement ductile. De nombreux tests ont démontré que les assemblages par clous, par vis ou par boulons de petite dimension, offrent une bonne ductilité. Les tiges de plus grande dimension sont elles très résistantes, mais peu ductiles (risque de ruptures fragiles du bois). De même, les connecteurs de surface sont très performants, mais ils peuvent être aussi à l’origine de ruptures fragiles par cisaillement du bois. Le choix des fixations et des combinaisons est donc essentiel dans le comportement de l’assemblage afin de préserver les capacités de chargement.


Le niveau d’ingénierie dans une vis est très élevé pour un objet « aussi simple ».


Les normes sont à respecter

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« Les vis de structure ne sont plus, à proprement dit, des vis bois classiques mais des produits d’une qualité hautement supérieure, certifiés par un agrément technique européen (ATE) et homologués en fonction de la norme Eurocode 5. Elles sont à 99,9% fabriquées en Europe! » souligne Christian Giacalone de Schmid-Schrauben.

Les règles techniques concernant la construction bois sont contenues dans l’Eurocode 5. Les caractéristiques des produits utilisés comme éléments de fixation pour les structures en bois sont, pour leur part, précisées dans la norme EN 14592. Cette norme est obligatoire en France. Le marquage CE est obligatoire sur les vis utilisées dans la construction. Il répond aux exigences de cette directive européenne sur les produits de la construction.
Les normes évoluent régulièrement, excluant certaines fixations. C’est le cas du tire-fond qui n’est plus reconnu par l’Eurocode 5. Ce croisement entre le boulon et la vis, a disparu en raison de sa mode de pose inadaptée et de ses faibles qualités mécaniques. Il est désormais remplacé par la vis lisse.


Pour Julien Lecarme, de l’Institut de la Charpente et Construction Bois, l’influence des Eurocodes sur les organes d’assemblage est très forte.

En 1980, un charpentier travaillait selon la norme française CB 71. Il dimensionnait des organes d’assemblage très simples, qu’il faisait assez rapidement, avec assez peu de formation.

Aujourd’hui, les Eurocodes nécessitent un niveau de connaissance plus élevé pour dimensionner ses propres organes d’assemblage. « C’est de la compétence des charpentiers. Pourtant, le pourcentage de charpentiers capables de dimensionner ces ouvrages est plus faible qu’il y a 20 ans. Les charpentiers d’aujourd’hui suivent une formation meilleure et plus longue. Mais il y a des charpentiers qui en sont exclus et qui sollicitent beaucoup plus les bureaux d’études ».


Dans quels métaux sont faits les fixations pour les maisons en bois?


Les différents types de vis correspondent à des applications très diverses. Pour y répondre, les fabricants utilisent divers aciers, alliages, traitements des métaux et traitements de surface. Is obtiennent ainsi des performances précises en matière de résistance mécanique et de protection contre l’oxydation.

« Dans le bois, les systèmes constructifs varient d’une région climatique à l’autre. On travaille beaucoup plus avec de la fermette sur les zones côtières qu’avec de la charpente traditionnelle en raison de la prise au vent. Dans le Jura, les madriers empilés sont privilégiés. En Bretagne, c’est l’ossature bois parce que l’on est sur des régions beaucoup plus humides. Plus il y a de bois, plus le bois travaille. La fixation est adaptée à ces zones climatiques. Mais il peut arriver que l’on nous demande un revêtement très spécifique, comme des fixations en acier zingué nickelé dont le comportement au test du brouillard salin est extrêmement performant ».

Christian Giacalone, Schmid-Schrauben

Autre cas particulier, les bardages autoclaves ou en red cedar, très acides, qui rongent les pointes de vis en zinc. Seule solution, utiliser des vis en inox. Avec le développement de la construction bois, les vis et autres fixations ont, plus que jamais, leur place dans le monde du bâtiment. Les fabricants qui ne s’y trompent pas, développent des produits qualitatifs, à même de répondre à la diversité de chantiers tant dans le logement que dans le tertiaire.



Texte : Serum Presse – Architecture Bois n°91

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