Conception d’une maison en madriers

La construction moderne en madriers fait un retour. Le madrier fut modernisé pour la dernière fois dans les années 60 lorsque les architectes Kaija et Heikki Siren dessinaient des résidences secondaires modernes en madriers. A l’époque actuelle, le madrier convient également aux bâtiments publics et aux bureaux. Nous avons rassemblé dans cet article les principes de conception essentiels des maisons en madriers.

Le madrier fut le matériau de construction principal dans tous les domaines jusqu’aux années 1920. La construction basée sur une ossature en bois a remplacé le madrier même dans les maisons indivi­duelles après la Seconde Guerre mondiale. Après cela, le madrier fut employé princi­palement pour la construction des chalets et autres résidences secondaires. Actuelle­ment, le madrier peut être employé pour la construction des bâtiments de différentes grandeurs et à divers usages. Son emploi est en croissance notamment dans la construc­tion des bâtiments publics et des immeubles résidentiels.

Le madrier s’emploie principalement dans les structures portantes. Les murs non por­tants peuvent également être construits en madriers.

Traditionnellement, la longueur maximale d’un mur en madriers est d’environ 7 mètres en raison du bois disponible. La fabrication industrielle contemporaine, l’emploi du ma­drier lamellé et de l’aboutage permettent en principe de créer des structures très longues. Un raidissement transversal suffisant du mur doit toutefois dans ce cas être pris en consi­dération. Le raidissement d’un mur en ma­driers se fait à l’aide de chevilles et de pa­rois transversales. Les chevilles empêchent la torsion des madriers notamment dans de longs murs et près des ouvertures. La dis­tance entre les chevilles ne devrait pas dé­passer 2000 mm.

La maîtrise de l’affaissement et du mou­vement de bois, tel que le fendillement, est une caractéristique spéciale à prendre en compte dans la conception des maisons en madriers. Les autres principes de concep­tion sont presque les mêmes que dans la construction en bois en général. L’efficacité énergétique, l’étanchéité, la sécurité anti-in­cendie et l’isolation phonique des maisons en madriers sont excellentes.

L’un des avantages principaux d’une mai­son en madriers est la sécurité relative à l’humidité qui se répercute sur la qualité de l’air intérieur. Lorsque l’humidité de l’air in­térieur augmente, les surfaces en bois l’ab­sorbent, puis la libèrent lorsque l’air intérieur est sec. Les résultats des études montrent que l’humidité de l’air ambiant reste dans la zone recommandée de 30 % à 60 % d’humidité relative grâce aux surfaces en bois non trai­tées. L’effet de ce phénomène diminue, si les surfaces en bois sont traitées avec une fini­tion qui empêche le transfert de l’humidité.

Tassement du madrier

Le tassement typique aux murs d’une maison en madriers est causé par l’affaissement du bois et des joints sous la masse du bâtiment et par le rétrécissement dû au séchage du bois. Un mur en madriers s’affaisse, selon la qualité du madrier, de 10 à 50 mm par mètre de mur Le rondin s’affaisse le plus et le ma­drier lamellé le moins. Les murs intérieurs s’affaissent davantage que les murs extérieurs en raison du degré d’humidité moins élevé. Le tassement du madrier dit ”non tassant” est comparable à celui des autres bois utili­sés dans la construction.

Un mur en rondins taillés à la main né­cessite par exemple une réserve d’affaisse­ment de 100 mm au-dessus d’une ouverture pour une porte qui a une hauteur de deux mètres. Le mur ne s’affaisse en réalité que de 60 à 70 mm, ce qui laisse de la place pour une isolation.

Le tassement est pris en considération dans tous les endroits dans lesquels une structure en madriers sujette à s’affaisser touche une structure qui ne s’affaisse pas. Les fenêtres, les portes, les meubles, les pa­rois non portantes en bois, les escaliers, les structures maçonnées en sont entre autres des exemples. Une réserve d’affaissement est prévue dans les joints des structures non portantes. Des pieds filetés sont employés dans les structures portantes.

Les conduits d’air sont reliés aux struc­tures de façon à permettre le tassement de la structure et à garantir les distances de sé­curité même après l’affaissement. Les pla­cards supérieurs de la cuisine peuvent être fixés sur une rangée de madriers si l’on tient compte de l’affaissement des placards dans la pose du carrelage entre les placards supé­rieurs et inférieurs.

Une attention particulière doit être portée au tassement si le bâtiment comprend diffé­rents niveaux dans lesquels le nombre des rangées de madriers varie. L’affaissement est plus important dans les parties du bâtiment comprenant plusieurs rangées de madriers.

Il faut prendre en considération dans les structures de toiture que le faîte du toit est soumis à un tassement plus important que les avant-toits. Cela provoque la saillie des poutres dans l’avant-toit. Les supports du toit doivent être fixés au-dessus du mur à l’aide d’une attache qui permet le mouvement afin d’éviter que l’affaissement des supports du toit poussent le mur vers l’extérieur.

Fendillement

Le fendillement est caractéristique notam­ment du madrier en bois massif. Il est dû aux propriétés naturelles et aux tensions du bois causées par le séchage. En séchant, le bois rétrécit environ deux fois plus dans le sens radial que dans le sens tangentiel. Le fait que le bois commence à sécher à partir de l’au­bier augmente la tension interne du bois. Il est possible de maîtriser le fendillement en taillant des rainures dans le madrier.

L’humidité et les dimensions du madrier influent sur la grandeur des fentes. L’humi­dité du madrier s’établit à environ 8 % du poids sec dans des locaux chauffés et à en­viron 14 % dans les murs extérieurs. Les va­riations du degré d’humidité des murs ex­térieurs peuvent être grandes en raison des rayons ultraviolets et de la protection struc­turelle. Les fentes s’agrandissent en hiver et rétrécissent en été.

L’importance des fentes n’a en général qu’un caractère esthétique. A l’intérieur, elles ont un effet positif sur la capacité du madrier de niveler les variations de l’humidité de l’air ambiant, car les fentes augmentent la surface de contact du bois hygroscopique et de l’air intérieur où la diffusion a lieu. L’étendue de cette surface est en corrélation avec la capa­cité de la structure d’absorber et de libérer l’humidité.

Etanchéité

La forme des joints et l’emploi de garni­tures entre les madriers permettent d’assu­rer l’étanchéité d’une structure en madriers. Les points critiques à l’égard de l’étanchéi­té sont les joints entre les différentes parties de l’enveloppe extérieure et les trous amé­nagés pour les tuyaux etc. Il est recomman­dé d’utiliser des brides d’étanchéité dans les trous qui passent à travers les structures. Les examens effectués ont montré qu’une mai­son en madriers soigneusement construite peut être extrêmement étanche à l’air.

Efficacité énergétique d’un mur en madriers

Le facteur énergie exigé d’une maison indi­viduelle en madriers dépend de sa superficie. Le facteur E d’une maison d’au maximum 120m2 chauffable peut s’élever à 229 kwh/m2 par an et celui d’une maison de plus de 600 m2 à un maximum de 155 kwh/m2 par an. Le facteur E des maisons dont la super­ficie chauffable se trouve entre 120 et 600 m2 est calculé selon une formule basé sur la superficie.

Les dispositions de l’efficacité énergétique ne concernent pas les bâtiments dont la su­perficie nette chauffée ne dépasse pas 50 m2 ni les résidences secondaires qui ne sont pas équipées d’un système de chauffage employé toute l’année.

Dans le calcul de la perte de chaleur compa­rative d’un bâtiment, le chiffre 0,40 W/(m2k) est utilisé comme coefficient de transmission thermique d’un mur en madriers, l’épaisseur par défaut du madrier étant au minimum de 180 mm. Pour les résidences secondaires équipées d’un système de chauffage employé toute l’année, ce coefficient est 0,80 W/(m2 K), l’épaisseur minimum du madrier étant de 130 mm. Cette exception ne concerne pas les rési­dences secondaires équipées d’un système de chauffage employé toute l’année qui sont uti­lisées dans l’exercice d’une activité profession­nelle d’hébergement.

L’épaisseur moyenne d’un mur en ma­driers doit être d’un minimum de 180 mm pour satisfaire à l’exigence de 0,60 W/(m2 K) de la valeur U. Une structure isolée en madriers atteint assez facilement la valeur U d’une grandeur de 0,17 W/(m2 K). La va­leur U d’un mur en madriers peut être cal­culée à l’aide de la calculatrice de la valeur U de Puuinfo intitulée ”Puurakenteen U-arvon määrittäminen”.

Dans le cas d’un mur en rondins, il faut calculer l’épaisseur effective, au­trement dit l’épaisseur transformée en l’épaisseur du madrier droit. La fiche technique de Puuinfo ”Hirsiseinän tehol­linen paksuus” contient les instructions pour le faire.

Résistance à long terme et protection des surfaces en madriers

L’humidité du bois influe le plus sur la durabilité du madrier. La croissance des mérules pleureuses et des moisissures ne débute que si l’humidité du bois est supérieure à 20 % et la température à +5 °C. L’humidité relative de l’air ambiant doit être supérieure à 85 % pendant une longue période pour que l’humidité du bois s’élève au-dessus de 20 %. La lu­mière a également une influence sur la résistance du madrier. Les rayons ultra­violets pénètrent à une profondeur d’en­viron 0,1 mm dans le bois et détruisent la lignine. Une structure en madriers est très durable, si les conditions sont favor­ables au bois.

Les principes à observer pour la pro­tection des structures en madriers sont les mêmes que pour les autres produits de bois. Le madrier doit être placé à une distance suffisante du sol. La remontée capillaire de l’humidité à partir des fon­dations doit être empêchée. Les murs doivent être protégés contre la pluie, les éclaboussures et l’eau qui coule sur le toit. Il est recommandé d’évacuer l’eau de pluie du toit par des gouttières et des conduits. Il faut également assurer que les structures et notamment les joints entre les madriers soumis aux intempé­ries sont correctement ventilés et séchés.

Les surfaces en madriers sont proté­gées mécaniquement, chimiquement ou par un traitement de surface. La protec­tion mécanique consiste en général en un revêtement en planches qui donne au mur en madriers une surface d’usure facile à réparer ou remplacer au besoin.

La protection chimique et le traite­ment de surface ont pour objet d’em­pêcher la croissance des mérules sur les surfaces en bois et l’absorbation de l’hu­midité dans le bois ainsi que d’éliminer l’effet des rayons ultraviolets et de former une membrane imperméable sur la sur­face du bois. Les revêtements sont soit transparents soit opaques.

Dimensionnement des structures en madrier

Les structures en madrier sont dimension­nées conformément aux Eurocodes. La classe de résistance du madrier raboté est C22, celle du madrier lamellé C24 et celle du rondin C30. Les recommandations de di­mensionnement données dans RT 82-11168 relatives à la capacité portante des structures en mardier sont basées le rapport du Centre national de recherche VTT (RTE3818/00).

Résistance au feu des structures en madrier

Une structure en madrier est extrêmement sûre en cas d’incendie. Le madrier se carbo­nise à une vitesse de 1,0 mm/minute, ce qui permet de prévoir son comportement dans une incendie. La carbonisation du bois le protège contre l’embrasement.

Le madrier appartient à la catégorie D-s2,d0. La résistance au feu REI 30 est at­teint en employant un madrier raboté d’une épaisseur de 92 mm et un rondin de 150 mm. La résistance REI 60 est atteint avec un madrier raboté d’une épaisseur de 148 mm et un rondin de 236 mm. Pour la résis­tance REI 90, le madrier raboté doit avoir une épaisseur de 199 mm. L’isolation de la structure améliore sa résistance au feu. La distance entre les chevilles ne doit pas dé­passer 1600 mm.

L’emploi des surfaces en madrier non revê­tues se complique si les dispositions relatives à la résistance au feu exigent une catégorie supérieure à D-s2,d0. Dans ce cas, l’installa­tion d’un système d’extincteurs automatiques permet de modérer les exigences.

Il est possible de bâtir des immeubles ré­sidentiels en madriers. Si le nombre d’étages est d’au maximum deux, les surfaces en ma­driers peuvent être visibles. Un dimension­nement fonctionnel de résistance au feu est nécessaire si les surfaces en madriers sont laissées visibles dans un immeuble ayant plus de deux étages.

Isolation phonique des maisons en madriers

L’isolation phonique d’un mur en madriers dépend de la masse du mur, de l’étanchéité des joints et de la rigidité du mur. Ces carac­téristiques s’améliorent avec l’augmentation de l’épaisseur du madrier. La valeur d’iso­lation phonique dans l’air (Rw) d’un mur en madriers non isolé varie de 30 à 40 dB l’épaisseur du madrier étant de 95 à 270 mm.

L’installation d’une isolation supplémen­taire et de panneaux permet d’améliorer l’isolation phonique des murs extérieurs contre par exemple le bruit du trafic. Cela permet d’obtenir une valeur Rw de calcul de 43 à 54 dB selon l’épaisseur du madrier et de l’isolation ainsi que l’installation éventuelle de panneaux.

Les murs entre les appartements peuvent également être en madrier. Une structure double en madriers munie d’une isolation entre les deux est utilisée dans ce cas. Certains fabricants disposent d’un type de madrier à cet effet dans lequel une attention particulière a été portée à l’étanchéité du joint.

Informations supplémentaires sur les structures en madriers :

• Rakennustieto RT 82-11168
• https://puuinfo.fi/suunnittelu/ohjeet/tekniset-tiedotteet/hirsiseinan-tehollinen-paksuus/

• https://puuinfo.fi/suunnittelu/mitoitustyokalu/puurakenteen-u-arvon-maarittaminen/