Les planchers
Charpente et Menuiserie (1950)
Le plancher est l'ensemble d'un refend horizontal, autrement dit, c'est un sol artificiel qui portera aussi bien un carrelage qu'un parquet.
Le plancher peut être construit de bois ou de matériaux incombustibles.
Le plancher de bois se compose de poutres sur lesquelles reposent les solives, qui reçoivent le plancher proprement dit. Les poutres reposent sur les parties solides de la construction: les murs et piliers; elles sont supportées par des appuis intermédiaires: poteaux ou colonnes de fer.
Dans la construction des planchers il y a deux problèmes qui se présentent à l'architecte ou au constructeur:
1° Déterminer la grosseur des poutres et solives formant la charpente du plancher, afin que celui-ci puisse supporter les charges qu'il est susceptible de recevoir;
2 ° Déterminer la résistance maximum qu'un plancher déjà existant est capable de supporter sans danger.
Avant de déterminer les grosseurs du bois à employer pour la charpente d'un plancher, il est nécessaire de connaître la portée des poutres et solives, de constater s'il y a dans le plancher des ouvertures qui nécessiteront des enchevêtrures et des chevêtres, ou si les solives doivent supporter directement ou transversalement des cloisons.
Cette constatation nous amènerait à répartir uniformément des charges sur une ou deux solives avoisinantes, à les concentrer sur les solives dans le cas des cloisons transversales.
Un plan de charpente doit donc être fait de façon à indiquer les surfaces du plancher qui devront reposer sur les solives, les endroits exacts des cloisons ainsi que les charges que ce plancher sera susceptible de porter.
Si le plancher doit être supporté par des colonnes ou poutres, leur position devra également être indiquée sur le plan.
Si les solives reposent directement sur les murs ou sur les cloisons inférieures, leur portée exacte en sera déterminée par le plan.
Lorsqu'un mur ou une cloison sont trop espacés, il faut choisir la meilleure disposition pour arriver à ce que la portée maximum des solives ne dépasse pas 24 pieds pour les constructions ordinaires et 16 pieds pour les entrepôts ou salles d'assemblées.
Dans le cas d'un édifice où les salles doivent avoir quelquefois jusqu'à 27 pieds de largeur par 32 à 34 pieds de longueur, on pourra employer avec avantage des solives de 28 pieds de 3" x 14", avec une distance de 12" de centre en centre.
Après avoir indiqué sur le plan la disposition des poutres et solives ainsi que leur portée, il faudra déterminer leur grosseur ou section qui sera proportionnelle à leur portée, aux charges qu'elles supportent, ainsi qu'à leur espacement.
Charges mortes.
Il faut tenir compte en outre des charges que représente le matériel qui compose le plancher, le plafond d'au-dessous, les cloisons et les charges qu'elles portent, ainsi que du poids de la couverture. C'est ce que nous appellerons charges mortes.
Charges vives.
Il ne faut pas oublier non plus les charges occasionnelles ou permanentes que ce plancher sera appelé à supporter: les personnes, les ameublements tels que poêle, piano, bibliothèque, etc., de même que le poids de la neige qui peut s'accumuler sur la toiture. Ces divers fardeaux constituent ce qu'on appelle des charges vives.
La charge vive variera avec les diverses catégories d'édifice. Pour les résidences, les appartements, les bureaux, les hôtels (excepté leurs salles où le public s'assemble) la charge vive ne variera guère que d'une dizaine de livres par pied carré de surface et peut être assumée à un maximum de 40 lbs par pied de surface.
Pour les magasins de détail, où 50% de l'espace est employé pour les acheteurs et vendeurs, la charge vive est d'environ 75 lbs par pied de surface, excepté pour les épiceries où elle peut atteindre 100 lbs.
Pour les quincailleries, où le poids des articles tenus en stock est beaucoup plus considérable, la charge vive peut être assumée à 120 lbs. Il en est de même pour les magasins de gros et pour les entrepôts.
Au sujet de ces derniers, bien qu'un assez grand espace doive être réservé pour la manutention, il arrive qu'on empile souvent du plancher au plafond les marchandises les plus lourdes sans égard aux avis et au bon sens. Dans ce cas la charge vive n'est pas assumée à moins de 151 lbs par pied carré de plancher.
Les salles de réunion ou d'assemblée les plus combles ne supportent tout au plus que 100 lbs de charge vive au pied de surface. La charge de sécurité c'est-à-dire le maximum de poids que pourra supporter sans danger un plancher devra donc tenir compte des deux charges: la charge morte et la charge vive.
MANIÈRE DE DÉTERMINER LA RÉSISTANCE D'UN PLANCHER
On est quelquefois appelé à déterminer la résistance d'un plancher existant dans une bâtisse qui doit être utilisée pour des fins commerciales ou comme entrepôt.
Le problème alors est l'inverse de ce que nous venons de voir, c'est-à-dire qu'il s'agit de trouver la résistance d'un plancher proportionnellement à une charge donnée.
En parlant de la résistance d'un plancher il y a une différence entre sa charge de sécurité et sa résistance de sécurité. La charge de sécurité est le poids que le plancher peut supporter sans fléchir; la résistance de sécurité est l'effort maximum des solives avant d'arriver à la rupture.
DISPOSITION GÉNÉRALE DES PLANCHERS
Une étude approfondie du plan doit être faite afin de disposer la charpente des planchers: poutres, poteaux, solives, pour la plus grande solidité de la bâtisse et de la manière la plus économique.
Pour un soubassement, quelles que soient la grosseur et la longueur d'une poutre de bois et, en considérant ses conditions, sa flexion, enfin sa détérioration future à la suite des alternances de sècheresse et d'humidité, on doit éviter les longues portées allant d'un mur aux piliers du centre. Cette poutre, tout en étant d'une seule pièce, doit être supportée par des poteaux intermédiaires afin que les supports ne soient pas à plus de 8 ou 10 pieds de distance.
RÉSISTANCE DES POTEAUX EN BOIS
Dans les constructions ordinaires, lorsque la longueur d'un poteau, en pouces, n'excède pas 12 fois sa plus petite épaisseur, la Résistance de Sécurité peut être obtenue en multipliant sa surface de sections, c'est-à-dire la surface de l'un des bouts, en pouces carrés, par les coefficients suivants:
Chêne............ 800 lbs
Épinette...... 750 lbs
Pin Jaune........ 800 lbs
Pruche....... 600 lbs
Pin blanc......... 700 lbs
Cyprès....... 600 lbs
Sapin de Colombie. 700 lbs
Cèdre........ 500 lbs
Ainsi, si l'on prend un poteau de cèdre ayant 4" x 6" de diamètre, et dont la longueur est de 48", sa résistance de sécurité sera de 4 x 6 x 500 soit 12,000 lbs ou 6 tonnes.
La surface d'un poteau reposant sur l'extrémité de deux poutres ou qui en supporte les deux extrémités, de même que la surface de l'extrémité d'une poutre reposant sur un mur ou une colonne, doivent être suffisantes pour que les fibres du bois n'écrasent pas sous la charge.
Les charges suivantes peuvent être acceptées pour les différents bois — toujours en procédant comme ci-dessus:
Chêne............ 600 lbs
Pin........... 200 lbs
Pin Jaune........ 500 lbs
Pruche....... 200 lbs
Épinette.......... 250 lbs
Sapin C. B. ... 200 lbs
On peut répartir la charge de deux poutres sur un poteau ou aux extrémités des poutres en se servant d'un sabot en bois ou corbeau.
Le sabot est une pièce de bois transversale, ou encore une garniture de métal, qui s'adapte sur l'extrémité d'un poteau pour supporter les abouts de deux poutres et en mieux répartir la charge. (Fig. 94b).
Le corbeau est une pièce de bois en saillie sur un mur pour répartir la charge d'une poutre.
RÉSISTANCE DES COLONNES DE BOIS
Le coefficient de sécurité d'une pièce de bois soumise à une charge quelconque est le rapport qui existe entre sa section et son effort de résistance maximum.
Le coefficient de sécurité varie suivant les divers matériaux et leurs conditions.
Pour les colonnes en bois ou chandelles (colonnes temporaires) dont la longueur en pouces n'excède pas 15 fois leur petit diamètre, la résistance de sécurité peut être obtenue par la formule suivante:
Voici la formule pour trouver le coefficient de résistance d'une colonne de bois:
Le Coefficient de sécurité C.S. = B (b X l) / ( 100 x D)
L égale la longueur de la colonne en pouces D égale le plus petit diamètre en pouces B égale la résistance moyenne du bois à la compression (debout)
B égale pour le chêne 5,000 lbs, l'épinette et le sapin de Colombie: 4,000 lbs, le pin blanc et le cèdre:3,500 lbs, le cyprès et la pruche: 4,000 lbs.
Voici quel sera, par exemple, le coefficient de sécurité d'une colonne en pin de 6" de diamètre ayant 7 pieds de hauteur (ou 84") :
si B équivaut à 3,500 lbs C.S. = 3500 - (3500 x 84) / (100 x 6")
en simplifiant on a: (35 x 14) / (1 x 1) = 490 / 1 x 1
Donc C.S. = 3500 - 490 = 3010 lbs
RÉSISTANCE DES POUTRES EN BOIS
Les poutres en bois doivent être de dimension proportionnelle au poids et à la charge du plancher qu'elles supportent, ainsi qu'à leur longueur ou portée.
Voici la formule pour trouver le coefficient de sécurité d'une poutre en bois:
Le coefficient de sécurité C.S. =(2 x E x H' x A) / L
E égale l'épaisseur en pces,
A représente pour ; l'épinette 70, pin jaune 100, pin blanc 65
H égale la hauteur en pces
L égale la portée en pieds.
C'est ainsi, par exemple, que le coefficient de sécurité d'une poutre en épinette de 14 pieds de longueur sera:
C.S. = (2 x 6'' x 10'' x 70) / 14 pds = (12 x 7000) / 14 = 8400 / 14 = 6000 lbs
Cette dernière formule s'applique pour les poutres dont les charges sont uniformément réparties.
Pour une charge concentrée, ou dont la pesanteur est appliquée à un seul point, on divise par 2 le coefficient obtenu.
Ainsi le coefficient obtenu dans l'exemple ci-dessus — si la charge est concentrée — égalera 3,000 lbs, ou 6,000 divisé par 2.
Pour une poutre encastrée à une seule extrémité et chargée uniformément comme c'est le cas pour une véranda, par exemple, le coefficient de sécurité obtenu sera divisé par 4 et donnera pour la poutre donnée en exemple 1,500 lbs.
Si la poutre encastrée est soumise à une charge concentrée — par exemple si l'on applique un palan à son extrémité — le coefficient obtenu sera divisé par 8 et donnera pour la même poutre 750 lbs.
ASSEMBLAGE DES POUTRES
Les poutres en bois peuvent être d'une seule pièce ou composées de deux ou trois épaisseurs que l'on relie au moyen de boulons avec écrous et rondelles métalliques (washers) aux extrémités. (Fig. 110). Voir : Pans de bois
D'ordinaire les solives reposent sur les poutres, mais afin de donner plus de hauteur au soubassement ou à l'étage, les solives peuvent être appuyées sur les côtés de la poutre au moyen d'une lambourde ou cornière (fer angle) reliée par des boulons ; on peut encore utiliser des étriers en fer (hangers) pour chaque solive. (Fig. 112).
Fig. 112.— Étriers (hangers) utilisés pour supporter les solives sur une poutre.
Si la poutre est en acier (I beam), des tringles ou lambourdes de 2" x 4" sont fixées de chaque côté du fer I pour appuyer les abouts des solives, s'il n'y a pas de cornière. (Fig. 113).
Fig. 113. Tringlage et mode d'appui des solives sur une poutre d'acier (I beam).
Nous avons vu que les solives sont des pièces de charpente plus hautes que larges qui portent sur deux murs ou sur un mur et une poutre ou deux poutres distancées. Elles sont posées en rangs parallèles et de niveau pour recevoir le plancher.
Les solives doivent être de dimensions proportionnelles au poids et à la charge du plancher qu'elles doivent supporter, ainsi qu'à leur espacement et leur portée.
La portée est la distance qui sépare deux points d'appui d'une poutre, ou solive, posée horizontalement.
Une solive peut être considérée comme une poutre qui doit supporter une section de plancher. La résistance de sécurité peut être calculée de la même manière que pour les poutres en se référant à la formule que nous avons appliquée à ces dernières.
PORTÉE MAXIMUM des SOLIVES en BOIS (Épinette ou sapin de Colombie)
LISSES DANS LA BRIQUE DES MURS
Les lisses sont des tiingles de bois servant d'appuis. Des lisses de 2" x 4" sont posées d'ordinaire dans la brique des murs, à la hauteur des planchers pour recevoir les abouts des solives ; des tirants en fer, aux extrémités et au bas des solives relient les murs à la charpente.
Des lisses de 1-2" x 3" sont aussi intercalées dans les joints de la brique par rangs parallèles au bas et au haut des pans en briques ainsi qu'à tous les 24" de distance pour clouer les tringles des murs qui doivent recevoir le lattage. (Fig. 114).
Fig. 114.— Afin que les solives et lambourdes enclavées dans la brique ne disloquent pas le mur, elles doivent être disposées comme l'indiquent les deux premières illustrations ci-dessus.
Linteaux:
Dans les murs de maçonneries ou de briques les baies qui ne sont pas surmontées d'un arc doivent avoir des linteaux pour supporter la maçonnerie supérieure. Ces linteaux sont d'ordinaire composés de pièces de bois de 2" ou 3" d'épaisseur par 4" à 6" de hauteur, pour convenir à la largeur du mur.
Quand les abouts reposent de seulement 4" sur les jambages de la baie et si celle-ci n'a que 3 pieds de largeur, un linteau de 3" x 7", posé à plat, sera suffisant.
Les tasseaux sont des petits blocs de bois engagés dans la brique des embrasures des baies pour fixer le cadre et soutenir la tablette sur le dessus des allèges.
CHEVÊTRES ET ENCHEVÊTRURES
(dans les planchers)
Aux endroits des cheminées, des foyers et des ouvertures pour les escaliers d'intérieur, les solives, de chaque côté, doivent être doublées et prennent le nom d'enchevêtrures. Sur ces solives est fixée à tenon et mortaise une pièce transversale appelée chevêtre qui reçoit les abouts des solives intermédiaires. (Fig. 115).
Fig. 115.—Enchevêtrure (lisses jumelées) et disposition des chevêtres et entretoises croisées.
Les solives supportant directement une cloison doivent également être doublées pour pouvoir supporter la charge de cette cloison. Si la cloison repose sur le plancher entre deux solives, des entretoises ou soliveaux, (petites solives transversales) sont fixées à tous les deux ou trois pieds entre les solives pour prendre la charge de la cloison. (Fig. 116).
Fig. 116.— Petites solives transversales (soliveaux) supportant la charge d'une cloison.
Les paliers sont des espaces ménagés dans les escaliers le plus souvent au niveau d'un étage ou encore entre deux étages. Il arrive souvent, pour les résidences, qu'un escalier étant placé dans l'angle de deux murs, le plancher doive excéder en porte-à-faux.
On remédie à cela au moyen d'une pièce, posée en diagonale sur la chevêtre et l'enchevêtrure. Cette pièce supporte un soliveau placé en bras de levier et sur lequel sont fixées la solive et les pièces complétant le palier. Il en est de même pour un palier d'angle recevant deux courses d'un escalier. (Fig. 117).
Fig. 117.— Diagonales utilisées dans un palier d'angle.
ENTRETOISES CROISÉES
L'entretoise croisée est un assemblage formé de pièces de bois assemblées en sautoir c'est-à-dire disposées en croix de Saint-André. (Fig. 115).
Les solives, posées à leur place respective bien de niveau, avec espacement proportionné à leur section et à la charge qu'elles seront appelées à supporter, doivent, avant de recevoir le plancher, être consolidées au moyen d'entretoises croisées.
Ces entretoises sont posées au centre des solives si leur portée est de 10 à 12 pieds et en deux rangées pour les portées de plus de 12 pieds. Les entretoises croisées sont formées de pièces de 2" x 3", coupées de la longueur nécessaire et en biseau aux abouts.
On les cloue, avant que les solives soient chargées, au haut et au bas de chaque solive, pour former une ligne droite d'une extrémité à l'autre d'un mur.
Les entretoises ne donnent pas plus de force au plancher; tout en empêchant les solives de gondoler, elles ont pour effet de répartir sur plusieurs solives la charge d'un poids concentré, d'un meuble ou d'une charge subite, comme par exemple, lorsque des articles pesants sont transportés. (Fig. 115).
FAUX-PLANCHERS ET HOURDAGE
Dans la construction des planchers en charpente, les vides constitués par les solives, entre le plancher et le plafond au dessous, forment autant de caisses de résonnance où le son, la voix et le bruit des pas se propagent et souvent s'amplifient.
Pour obvier à cet inconvénient on a recours au hourdage des planchers dont on verra la description ci-après.
Malheureusement, depuis quelques années on a souvent omis dans les nouvelles constructions cet amortisseur du bruit sous divers prétextes: diminution de pesanteur ou économie; plus encore par espoir de gain dans l'érection d'une bâtisse qui fait le bonheur du constructeur, le malheur de l'acheteur et le désespoir du dernier acquéreur ou de celui qui en hérite — surtout lorsqu'elle est occupée par plusieurs familles.
Les faux-planchers sont faits en planches brutes et de seconde qualité. Celles-ci sont posées entre les solives sur des tringles fixées de chaque côté à 3" au bas des solives après que les entretoises sont clouées.
Entrevous
Les faux-planchers sont recouverts d'un houdis ou hourdage en mortier maigre de 1 1/2" d'épaisseur — ou mieux encore de 2" de mortier de chaux auquel on ajoute une certaine quantité de ripes de bois tout en lui gardant une certaine consistance.
Ce mortier, que l'on étend le long des solives et que l'on glace avec une pelle carrée, a l'avantage d'être plus léger, de mieux absorber les sons et aussi de retarder la combustion du bois des planchers en cas d'incendie. (Fig. 118).
Fig. 118.— Hourdage en mortier de chaux ou laine minérale.
On peut aussi employer comme hourdage différents produits: du gypse mélangé avec de la sciure de bois, ou encore de l'Insulex. Il y a également la laine minérale qui est très recommandée pour les entrevous ainsi que pour les hourdis: on la place entre les colombages des cloisons que l'on veut assourdir et isoler. (Fig. 118).
Les faux-planchers et entrevous ont entre autres avantages celui de couper l'humidité provenant de la cave pour un soubassement, ou encore de couper le froid lorsqu'ils sont appliqués à un plancher situé au-dessus d'un local non chauffé.
Lambourdes
Nous avons vu à propos des pans en bois que les lambourdes étaient des pièces horizontales sur lesquelles reposent les abouts des solives. Elles peuvent être placées contre les murs de maçonnerie ou de brique — auxquels elles sont fixées au moyen de boulons — et utilisées comme solives si elles sont dans le même sens.
On appelle aussi lambourdes des lisses de 1 1/2" x 2 1/2" que l'on scelle sur le ciment ou dans le béton d'une dalle. Ces lisses sont fixées bien de niveau sur l'aire d'un plancher afin de recevoir un parquet. Les lambourdes doivent être placées de niveau, au plus à 12" de centre en centre, pour empêcher le bois du parquet de craqueter. (Fig. 119).
Fig. 119.— Lambourdes de 1½" x 2½" que l'on place dans le béton d'une dalle pour recevoir un parquet en bois.
II arrive qu'un plancher soit appelé à porter de fortes charges vives sur une assez grande portée — comme c'est le cas pour les boutiques, manufactures, ateliers, etc.
Afin d'obtenir le maximum de solidité d'une manière économique, on peut avoir recours aux planchers composés qu'on appelle en anglais «wooden floor slab», «laminated floors» ou «mill type floors».
En juxtaposant sur le champ (on écrivait autrefois cant) des planches de 4", 5", 6" ou 7" par deux pouces d'épaisseur, bien clouées entre elles, elles agissent à la fois comme solives et plancher.
Ces planches de 2" sont d'ordinaire blanchies sur quatre faces en ménageant un léger chanfrein sur les arêtes du bas. On peut toutefois laisser un côté brut afin de permettre à l'air de s'infiltrer et d'éviter ainsi la pourriture.
Les planches sont solidement clouées de champ, à côtés les unes des autres, avec deux clous de 5" au-dessus l'un de l'autre aux extrémités et des clous de 5" ou 6" à tous les 18" de centre en centre alternant au bas et au haut. (Fig. 120).
Fig. 120.— Comment clouer les pièces d'un plancher composé (Floor Slab ou Mill Type Floors).
Le dessus peut rester tel quel, et après avoir été sablé, on peut y fixer solidement des machines. On peut encore recouvrir la surface d'un plancher de 7/8" en épinette ou en merisier en ayant soin de placer un papier bitumé entre cette nouvelle surface et le plancher de fond pour empêcher la poussière de passer et rendre le tout étanche à l'eau.
Ou bien, on peut laisser le dessus de bois brut et l'enduire d'abord d'une couche d'émulsion d'asphalte, pour y étendre finalement une couche d'asphalte ou de mortier de ciment délayé avec de l'émulsion d'asphalte et de l'eau.
Les chanfreins au bas de chaque pièce donnent en dessous l'effet d'un plafond en bois baguette que l'on couvre d'une peinture à base de kalsomine et qui offre un bel effet.
Les joints au bout des planches doivent être faits sur le centre des poutres à toutes les 4 planches. Les coupes intermédiaires peuvent être faites au quart de la portée en s'alternant. Le plancher se trouve fait pour ainsi dire d'une seule pièce.
Il est de combustion lente et peut être considéré à l'épreuve du feu — surtout s'il est blanchi à la chaux ou recouvert d'une peinture non inflammable du genre «Albi-Firepel», qui est reconnue comme retardant par elle-même de 35% la propagation des flammes.
La dernière planche le long des murs ne doit être posée que lorsque la bâtisse est fermée et que les murs sont passablement secs. Il faut toutefois laisser le long des murs un espace de 1/2" que l'on emplit de ciment plastique pour obvier à l'expansion lorsque le bois renfle sous l'effet de l'humidité.
Le tableau suivant donne la portée maximum en pieds pour les différentes épaisseurs d'un plancher composé selon les charges vives qu'il est destiné à porter.
En faisant le calcul des quantités de bois requises pour un plancher composé on doit ajouter un certain pourcentage pour la perte du bois, les coupes, etc. (Fig. 121).
Fig- 121.— Disposition finale d'un plancher composé recouvert d'un enduit et d'un plancher en. épinette ou en merisier.
RÉCAPITULATION
1 — Qu'est-ce que la «charge morte » ? La «charge vive » ?
2 — Que faut-il entendre par «charge de sécurité » et «résistance de sécurité » ?
3 — Où utilise-t-on la «chevêtre » ? les «soliveaux » ?
4 — Comment s'effectue le «hourdage » ?
5 — Qu'est-ce qu'un «plancher composé » ?
