Poteaux-poutres : Principes & Avantages

Après un essor massif de l’ossature bois depuis le début du xxie siècle, le poteaux-poutres a su faire valoir ses atouts pour se faire une place grandissante. Sa technique permet en effet d’envisager jusqu’aux projets les plus ambitieux. Découvrez la technique du poteaux-poutres utilisée dans le cadre de la construction de maison bois. Présentation du principe et de ses avantages.

Lisibilité de la structure

Le système constructif poteaux-poutres consiste à ériger le squelette de la maison avec des poteaux (à la verticale) et des poutres (à l’horizontale) de forte section, capables de franchir d’importantes distances (sans reprise de charge). Les planchers et la toiture sont supportés par des poutres, qui s’appuient elles-mêmes sur les poteaux.

Les portées rendues possibles offrent une grande liberté de conception. Les poteaux et poutres, généralement produits à partir de bois lamellé-collé, sont préfabriqués en atelier, permettant de les tailler aux bonnes dimensions, et d’en usiner les assemblages tenons-mortaises. L’installation sur site sera d’autant plus précise et rapide.

La structure érigée, les poteaux et les poutres peuvent être laissés apparents et générer ainsi une structure visible à l’intérieur de laquelle peuvent s’insérer des parois pleines de différentes natures (généralement des façades ossature bois), mais aussi des fenêtres et des portes, quelles que soient leurs dimensions. Ces parois, sans être incluses dans la structure porteuse, vont participer à la stabilité latérale de la construction. Mais, à l’inverse d’une ossature bois, les poteaux et poutres assurent eux-mêmes le contreventement.

Espacés à intervalles réguliers (de 2,5 à 5 m), ces éléments forment une trame dans laquelle s’inscrivent les volumes de la maison. Cette trame participe à l’esthétique du projet, offrant un rythme constructif lisible en intérieur comme en extérieur. Les poteaux dessinent la structure de la maison et offrent de grands volumes et de larges ouvertures. Ils remplissent le rôle de transfert de charges jusqu’aux fondations. Le squelette est dissocié du mode de remplissage. De nombreuses maisons contemporaines marient l’ossature bois, pour ses avantages thermiques et acoustiques, et le poteaux-poutres, qui peut être laissé apparent pour conférer une esthétique certaine. Ce mode de construction s’associe également très bien au verre ou au béton.

Parmi les essences de bois utilisées pour ce système constructif, on retrouve principalement des résineux, comme le sapin, l’épicéa, le douglas ou le pin. Toutefois, le chêne ou le hêtre peuvent faire valoir leur plus grande résistance, en particulier pour les poteaux verticaux, en raison de leurs meilleures propriétés face aux efforts de compression.

Les avantages de ce système constructif

Liberté de conception

La structure porteuse, prétaillée et prépercée en atelier, est levée en quelques jours. Elle peut être en bois massif, armé de profils métalliques, en contrecollé ou en lamellé-collé.

Son dimensionnement participe à la stabilité de l’ouvrage, mais aussi à la souplesse de conception. Grâce notamment aux poutres de grandes portées, les espaces intérieurs peuvent être spacieux et ouverts. L’ensemble donnera une structure particulièrement ouverte et légère.

Diversité d’expression

Dissocié de la structure, le remplissage de la trame permet d’animer les façades de pleins et de vides dans une grande variété de matériaux et de styles.

De la paroi de verre au panneau de bois, de la brique au madrier empilé, du béton cellulaire au terre-pisé, percées et parements les plus divers permettent à la construction de s’intégrer harmonieusement dans le paysage architectural existant, tout en y apportant une touche d’originalité.

Atout économique

En nécessitant moins d’éléments en bois que d’autres systèmes constructifs (ex. : bois massif), la technique du poteaux-poutres s’avère généralement moins onéreuse.

Impact écologique

Par nature, l’usage du bois est vertueux pour l’environnement, vu qu’il est un puits de carbone, pendant toute la durée de vie du bâtiment. En utilisant un matériau renouvelable et de proximité, on limite aussi les transports, ce qui est également bénéfique pour amoindrir les émissions de gaz à effet de serre.

Aussi, il est à noter que ce système permet de proposer des constructions bioclimatiques. Il est possible de coupler les grandes portées des éléments structurels à de grandes baies vitrées, afin de maximiser les apports solaires en hiver. Bien sûr, des équipements de protection (casquette, BSO) viendront à l’inverse éviter les surchauffes estivales que l’on peut craindre pendant une canicule.

Qualités thermiques

La technique du poteaux-poutres a la faculté de supprimer les ponts thermiques, ce qui évite les déperditions énergétiques et garantit une bonne étanchéité. Le bâtiment sera relativement insensible aux variations de température, afin de maintenir un confort intérieur optimal, en hiver comme en été.

Il est essentiel de combiner la structure avec un isolant approprié, tant au niveau du matériau que de l’épaisseur.

Propriétés mécaniques

Par sa résistance mécanique accrue, l’ensemble du système est suffisamment solide pour résister au tassement. La légèreté de la structure est aussi un atout pour s’adapter, quelle que soit la nature du terrain où s’implante le projet.

Résistance aux séismes

Là encore, la légèreté et la souplesse du matériau bois offrent une très bonne résistance face aux séismes et aux glissements de terrain. Les charges sont transmises sans engendrer de rupture, ce qui permet d’envisager la construction de bâtiments multiétages, qu’il s’agisse de logements ou d’établissements recevant du public (ERP).

Le système poteaux-poutres, également adapté à la construction de maisons individuelles, offre une résistance accrue aux mouvements tectoniques. Cette caractéristique le rend particulièrement pertinent dans les zones sismiques, où le risque est élevé.

Toujours plus haut

Par sa liberté de conception et ses vertus mécaniques, il est possible de créer des bâtiments de plusieurs niveaux. Ainsi, en 2019, le bâtiment norvégien Mjøstårnet a été livré, avec pas moins de 18 niveaux et plus de 85 mètres de haut, faisant de lui, le bâtiment bois le plus haut du monde. Couplé à des cages d’escalier en panneau CLT, toute la structure s’appuie sur des poutres et poteaux, dont la section moyenne est de 60 x 60 cm.

Quels sont les inconvénients et les erreurs à éviter avec ce système constructif ?

En premier lieu, dès lors que l’on utilise le matériau bois, il faut éviter le risque d’une exposition prolongée à l’eau et à l’humidité. Ainsi, il faut s’assurer que les pieds de poteaux sont isolés du sol, pour éviter tout risque de remontée par capillarité, qui pourrait engendrer une dégradation et un affaiblissement mécanique. Il faut donc toujours s’assurer d’une bonne capacité de séchage des éléments structurels.

Par ailleurs, le choix de l’essence doit être conforme à l’usage, pour que les propriétés mécaniques soient suffisantes et adaptées à une telle application. Il en va de la pérennité de l’ouvrage…

Il est important de noter que les structures en poteaux-poutres demandent généralement plus de temps de mise en œuvre que les ossatures bois ou les panneaux en bois massif contrecollés. En effet, les possibilités de préfabrication sont plus limitées et requièrent une intervention plus longue sur le chantier, in situ.

Enfin, pour garantir une bonne étanchéité à l’eau et des performances thermiques conformes aux attentes, une bonne coordination entre tous les corps de métier est essentielle.

Les textes en vigueur

Pour que ce système constructif soit reconnu en technique courante, et donc validé par les assureurs, on peut se référer au DTU (Document Technique Unifié) applicable au système poteaux-poutres, à savoir le DTU 31.1. Ce même document établit des règles approuvées dans des domaines tels que la charpente ou les maisons à pans de bois, par exemple.

Le dimensionnement des structures en poteaux-poutres est aussi déterminé dans l’Eurocode 5, spécifique au matériau bois.

Christophe Dunand Architecte, Itinéraires d’architecture (73)

Pour l’architecte Christophe Dunand, le poteaux-poutres, c’est un peu l’histoire de la bouteille à moitié vide…

« En maçonnerie, on fait des murs pleins que l’on creuse, alors qu’en poteaux-poutres, on fait des murs vides que l’on remplit ». C’est cette manière de structurer la construction qui a d’abord séduit le professionnel.

« La trame m’aide à concevoir le plan ». C’est ensuite le caractère esthétique d’une architecture « bien finie » avec notamment des poteaux d’angle aux arêtes lisses, sans habillages supplémentaires, qui plait au jeune architecte.

Christophe Dunand apprécie les matériaux de structure, et en particulier le contrecollé en section 18x18 pour les poteaux, 18x30 en poutres et 12x18 en solives.

Fort de ses atouts techniques, le poteaux-poutres s’impose dans l’architecture moderne et innovante, offrant des potentialités nouvelles dans le monde du bâtiment. Souvent couplé à d’autres techniques constructives en bois, il est l’occasion de maximiser des techniques vertueuses à bien des points de vue.