Les Souches en Plâtre dans les Planchers Bois et Mixtes
Préambule sur les Foyers et Conduits des Vieux Bâtis
Un foyer fait référence à la partie d'un appareil de chauffage où le feu est maintenu, comme dans une cheminée, un poêle ou un four. Il est le point de départ de la chaleur et est construit en matériaux incombustibles. Dans les planchers en bois ancien, il est crucial d'éviter que du bois passe trop près des foyers, impliquant l'utilisation d'une trémie remplie d'une aire en plâtre soutenue par du ferraillage, soit une sorte de plâtre armé que nous nommerons souche de cheminée.
Souche sur un plancher à enchevêtrements, avec un foyer placé au mauvais endroit.
Un conduit, en revanche, fait référence à un passage ou un tuyau à travers lesquels la fumée, la chaleur, ou l'air sont transportés depuis le foyer vers l'extérieur ou vers une autre partie du bâtiment. Ici aussi, il convient d’éviter que le bois ne soit trop proche des conduits.
Conduit à air chaud soutenu par du ferraillage en appui sur les poutres bois avec distance réglementaire.
Nous précisons que même si un conduit ne remonte pas de fumée, mais uniquement de l’air chaud, celui-ci doit avoir les mêmes réglementations en ce qui concerne la sécurité incendie. Car le bois commence généralement à s'enflammer et à brûler activement à des températures d'environ 300°C et le processus de combustion du bois débute en réalité à des températures plus basses. À environ 150-200°C, le bois commence à se décomposer et libère des gaz inflammables, un processus connu sous le nom de pyrolyse. Dans un conduit remontant uniquement de l’air chaud, avec ces bouches de redistribution fermées, la température pouvait monter au-dessus des 500°.
Les combustibles majoritairement utilisés à l’époque dans les foyers étaient le bois, le charbon de bois, le charbon, les résidus agricoles, la tourbe… De même, le chauffage n’était pas forcément réalisé à l’aide de cheminée, de poêle, d’air chaud, il pouvait aussi être réalisé à l’aide d’eau chaude ou de vapeur.
Concept : les souches en plâtre armé dans les trémies
Revenons-en aux souches de cheminée dans les planchers en bois. Il convenait qu’aucun bois ne soit présent à 20 cm de la face extérieure d’une cheminée et à 16cm de la face intérieure d’un conduit. De même, la pièce de bois faisant face au foyer devait se trouver à 1 mètre du fond du foyer. Les foyers étaient donc posés sur des trémies remplies de plâtre armé à l’aide de fenton en fer soutenu par des entretoises en appuis sur les solives bois environnants (par coudage et contre-coudage), ces entretoises étaient parfois scellées dans le mur maçonné adjacent à l’aide d’une queue de carpe. Les entretoises ont des dimensions carrées comprises entre 3cm et 5cm.
Trémie pour souche, plâtre présent.
Trémie pour souche, plâtre absent.
2 configurations standard sont possibles :
- Le foyer est perpendiculaire aux enchevêtrures.
- Le foyer est parallèle aux enchevêtrures.
Sur la première disposition, le foyer est perpendiculaire aux enchevêtrures, la souche est délimitée par 2 enchevêtrures et un chevêtre. Le chevêtre est donc passé à un mètre du fond du foyer et les enchevêtrures sont espacées de la taille de cheminée, plus 20cm de chaque côté. Les entretoises portent entre les enchevêtrures ou bien entre le chevêtre et le mur du foyer.
Trémie pour souche en plâtre vide avec entretoises croisées sur un foyer perpendiculaire au sens de portée du plancher.
Vu de dessus d’une souche placée au droit d’un foyer perpendiculaire au sens de portée du plancher.
Sur la deuxième disposition, le foyer est parallèle aux enchevêtrures, la souche est délimitée par l’enchevêtrure en face du foyer et par 2 chevêtres en bois. La souche n'est pas présente sur toute la longueur de l'enchevêtrure, d'où la présence des chevêtres qui serviront à récupérer les solives qui ne peuvent pas traverser la souche, celle-ci sera appelée solive boiteuse. Il est à noter que parfois les chevêtres en bois sont substitués par des entretoises.
Cependant, cette configuration charge la poutre d’enchevêtrure au milieu de sa portée, ce qui demande de prévoir son dimensionnement en conséquence. Parfois une solive de souche, ayant la section de 2 solives standard est utilisée, cela permet de réduire les sections à utiliser et réduire le nombre d'enchevêtrures.
Souche au droit d’un foyer parallèle au sens de portée du plancher.
Vu de dessus d’une souche placée au droit d’un foyer parallèle au sens de portée du plancher.
Souvent en plus des fentons et des entretoises permettant le support de souche en plâtre nous retrouvons des clous pointés à 45° sur le pourtour des poutres bois encadrant les souches, ces clous longs de 20 à 30cm permettent de conforter le maintient de la souche.
Trémie de souche avec clou sur le pourtour pour le maintien de la souche anciennement en œuvre.
Les souches sont relativement pérennes, par contre les bois qui les encadres et les supportent sont sujets à des dégradations accélérées dues à leurs contacts permanents avec le plâtre. Notamment, si des infiltrations d’eau ont lieu, car le plâtre restera humide et cela accélérera la dégradation du bois à son contact. Donc la souche et le bois qui la délimite sont donc souvent instables plus rapidement que le reste du plancher, car les autres bois sont en contact avec l'air. Les fers présents dans la souche peuvent également rouiller, mais ce phénomène mettra plus de temps que la dégradation du bois par des agents lignivores et xylophages.
Souche partiellement effondrée et revêtement de sol sans appui à l’étage supérieur (hors étais).
Souche instable due à des bois dégradés en périphérie.
Nous avons vu le cas de souches classiques qui sont adossées à des murs maçonnés hébergeant un foyer, mais parfois ces souches peuvent être en plein milieu d’un plancher pour isoler un passage de conduit à air chaud par exemple.
Conduit d’air chaud et souche associée, un renfort aurait du être réalisé avant la dépose des conduits.
Elargissement du concept : les planchers mixtes bois /acier
Une grève des charpentiers bois en 1846, qui s'inscrit dans une période de l'histoire marquée par de nombreuses luttes ouvrières pour des droits et des conditions de travail améliorées, à développer l’utilisation de l’acier dans les planchers. Néanmoins, ce n’est que vers les années 1900 que l’usage de l’acier est devenu démocratisé pour les bâtiments et les ponts, notamment suite à l’invention du procédé de Bessemer qui a permis la réduction des coûts. D’ailleurs, les premiers planchers étaient à fer/acier plat posé sur leur hauteur reliée par des entretoises, ce n’est qu'après que sont apparus les IAO et les IAL.
Rapidement, les souches et poutres en bois encadrant les zones sensibles au feu ont été remplacées par des solivages métalliques, ce solivage métallique était composé de poutres IAO espacées chacune d’environ 70cm, excepté la première solive de la travée qui n'était espacée du mur que de 40cm pour permettre de modifier les conduits sans toucher à la structure primaire du plancher. Les entrevous dans ce type de plancher sont pleins et sont similaires à des souches (plâtre bloqué par des fentons reposant sur des entretoises). Il est important de noter que les entrevous des poutres en bois sur l'ensemble du plancher devaient également être bloqués à l’aide d’auget plâtre.
Les poutres en acier sont boulonnées entre-elles, tous les mètres et elles sont également boulonnée aux poutres en bois adjacents, les matériaux étant différent, leurs déformations le seront également, donc le plâtre risque de fissuré à cet endroit.
Vu de dessus de la mise en œuvre d’enchevêtrure en acier quand le foyer est perpendiculaire au sens de portée.
Par la suite, les planchers mixtes bois/métal se sont généralisés, car ils présentaient plusieurs avantages. Notamment :
- Des constructions plus économiques , car les enchevêtrures étaient des pièces couteuses et complexes à réaliser, surtout une fois que l’acier s’est démocratisé.
- Une sécurité au feu accrue, car on enlève les matériaux combustibles des zones à risque.
- Un tracé simplifié, les capacités mécaniques de l’acier permettaient d’augmenter les largeurs des travées.
- Une stabilité accrue, les liaisons mûres / poutre sont plus efficaces avec des aciers.
Globalement, les systèmes constructifs auprès des foyers sont restés identiques. Par contre, les enchevêtrure et chevêtre en bois ont été remplacés par des poutres en acier. Les enchevêtrures en aciers étaient conçues à l’aide de 2 IAO espacées de 25cm et elles étaient boulonnées tous les mètres entre elles. Les chevêtres étaient réalisés avec des IAO ou des IAL, ces derniers faciliter l'assemblage solive / chevêtre dû à leurs ailes larges. Les solives restaient en bois entre les 2 chevêtres métalliques.
Vu de dessus d’un plancher mixte bois métal d’époque.
Vu de dessus de la mise en œuvre d’enchevêtrure en acier quand le foyer est parallèle au sens de portée.
Les assemblages des planchers mixtes bois / acier
Les planchers mixtes ont donc créé de nouvelles typologies d’assemblage, pour permettre la connexion du bois et de l’acier, voici les 4 assemblages principaux utilisés dans les planchers mixtes :
Chevêtre bois sur une enchevêtrure en acier IAO.
Une solive bois sur chevêtre en acier IAO.
Une solive bois sur chevêtre en acier IAL.
Chevêtre acier IAO ou IAL sur enchevêtrure en acier IAO.
Nota Bene
- Fenton venant de la simplification grammaticale « fer ton » : sont des barres de fer de section carrée. D’ailleurs à l’origine fer ton et la contraction de "fer de section en tonne", qui est utilisée pour décrire des barres ou des éléments en fer avec un profil spécifique.
- Différence entre chevêtre et linçoir : le linçoir est une sous-entité du chevêtre, il s’agit d’un chevêtre avec une extrémité scellée dans un mur, on parle donc de linçoir uniquement pour des chevêtres latéraux.
- Un IAO : est un "Profilé I à Ailes Ordinaires". C'est un type de poutre en acier. Un IAO à un rapport de 3 entre sa largeur et sa hauteur (h=b*3), là où un IPE (aujourd’hui) n’a qu’un rapport de 2. Les IAO sont donc des profilés très instables aux déversements, c’est pourquoi leurs entrevous sont pleins et qu’ils sont souvent boulonnés ensembles.
- Un IAL : est un "Profilé I à Ailes Larges". Il est similaire à l’IAO à l’exception que son rapport hauteur/largeur était bien moins importante, il était souvent compris entre 1 et 2, d’ailleurs les IAL se rapprochent aujourd’hui plus des profilés H (HEA, HEB,..) que des profilés IPE et les profilés H ont un rapport hauteur/ largeur aux alentours de 1.
- Agent lignivore et xylophage : La distinction entre les deux termes réside principalement dans la substance spécifique du bois dont ils se nourrissent : les agents lignivores se concentrent sur la lignine, tandis que les xylophages peuvent dégrader diverses parties du bois, y compris la cellulose. Dans la pratique, ces termes sont parfois utilisés de manière interchangeable pour désigner tout organisme qui se nourrit de bois ou provoque sa décomposition. Ces organismes jouent un rôle écologique vital, mais ils peuvent également être considérés comme des nuisibles dans des contextes où ils endommagent des structures en bois. D’ailleurs, c’est 2 termes qui ont exactement la même signification en latin et en grec. En latin, "ligni" veut dire bois et manger se dit "vore" tant dis qu’en grec "xylo" est un dérivé de "xylon" voulant dire bois et "phagein" signifiant manger.
- Distinction grammatical entre fer / acier / métal : le fer est un élément chimique, l'acier est un alliage dont le principal composant est le fer, et le métal est une catégorie plus large qui inclut le fer, l'acier et de nombreux autres éléments et alliages.
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