CHAPITRE III
Du Bois.
En parlant du bois, nous ne dirons «pic ce qui est immédiatement utile aux constructeurs; ainsi nous laisserons de côté tous les détails qui se rapportent à la Botanique et à la Physiologie végétale, pour nous limiter à l'examen des qualités du bois relatives à son usage dans l'art de bâtir, et des préparations qu’il doit subir pour être avantageusement employé.
Le bois, comme tous les autres matériaux, est sujet à des défauts qui diminuent plus ou moins son aptitude à faire de bonnes constructions. Nous avons vu (page 38) que la plupart des pierres calcaires sortent de leur carrière couvertes d’une couche tendre et friable qu’on doit ôter soigneusement, parce qu’elle tend à les détériorer, et elle les surcharge sans en augmenter la force: de même un tronc d’arbre quelconque est environné d’une enveloppe de bois imparfait, placée immédiatement sous l’écorce, et que l’on nomme aubier. Cette partie est tendre, s’échauffe, se décompose aisément, et sert de domicile aux vers qui attaquent le bois : voilà pourquoi on doit l’enlever des pièces que l’on veut employer dans les constructions durables, auxquelles il ne pourrait être que nuisible.
Les principaux défauts auxquels une pièce de bois peut être assujettie sont les suivants :
1> La roulure : ce sont des fentes concentriques qui font qu’une couronne de bois peut, par un faible effort, être détachée du noyau de l’arbre qui est sain.
2" Le bois est cadranné, étoilé ou gélif, lorsqu’on aperçoit, dans la coupe transversale du tronc, des fentes en forme de rayons, qui s’étendent du centre à la circonférence. Ce défaut est ordinairement produit par de fortes gelées.
3° Le bols tranché est celui dont les fibres sont dérangées et altérées par l’insertion irrégulière des nœuds qui le désunissent.
4" Le bois est noueux , quand il provient d’un arbre qui avait un grand nombre du branches insérées sur le tronc.
5* Le bois rebours est celui dans lequel on remarque que les fibres n’ont point la disposition qui leur est naturelle et qu’elles se croisent sans ordre et d’une manière irrégulière.
6° Le bois mouliné est celui piqué par les vers.
7" Le bois carié est celui qui se décompose et pourrit. La pourriture commence à se manifester par des taches blanchâtres que l’on nomme blancs de chapon.
8“ Le bois sur le retour est celui où l’on remarque que les fibres s’altèrent et se désunissent vers le centre.
Quelques-uns de ces défauts sont capitaux, et obligent de rejeter de toute espèce de construction les pièces de bois qui en sont atteintes : tels sont les bois cadrannét ou étoilés, roulés, moulinés, cariés.
Les autres défauts rendent les pièces de bois inhabiles à servir à quelques sortes d’ouvrages, sans les empêcher d’être utilement employées dans d’autres constructions. Ainsi une pièce de bois noueux n’est pas propre à la charpente intérieure ni à la menuiserie, parce quelle est trop difficile à travailler, et oppose à l’outil qui la taille des résistances
48 ni; BOIS.
inégales; mais celte même pièce sera très-utile dans les fondations, dans les constructions hydrauliques et dans les ouvrages où la main-d'œuvre des pièces n'exige qu'un simple équarrissage. Le bois tranché se trouve dans le même cas, ainsi que le bois rebours.
Le bois sur te retour ne doit point être employé dans les ouvrages qui exigent de la vigueur; mais quand il est débité, il peut servir dans quelques constructions moins importantes.
On appelle gras un bois léger dont les fibres sont molles et faibles , qui n’est point susceptible de recevoir de courbure, et qui éclate et se brise au moment où l’excès du fardeau qu'il supporte commence à le faire plier. Les arbres qui végètent dans les lieux humides ou dans le fond des vallées, et exposés au couchant, sont ordinairement de cette nature. Souvent ces arbres, vus extérieurement, présentent l’aspect d'une belle venue.
Les arbres qui viennent dans une terre franche peu humide , qui sont exposés au nord ou au levant, ou situés àmi-cùle, sont ordinairement les plus beaux, sc conservent longtemps , et ont les fibres pleines , serrées et élastiques.
Si l'on compare les bois aux pierres , comme matériaux de construction , l'on trouve d'un cûlé qu'ils ont les avantages suivants : 1° ils sont moins pesants et moins fragiles : 2" plus faciles à transporter et à travailler; Ô" ils peuvent être mis en œuvre dans des positions horizontales , verticales ou obliques, et peuvent résister aux tractions comme aux pressions.
Leurs désavantages sont : 1" de rendre les constructions sujettes aux incendies ; 2“ d’éprouver sensiblement les effets de l'humidité cl de la sécheresse , du froid et du chaud, qui produisent des variations dans leur forme et dans leur volume, elles rendent sujets à gauchir et à se déverser; 3° à ne donner aux constructions qu'une durée bornée.
Les constructions en bois, exposées aux intempéries des saisons durent rarement plus de vingt-cinq ans; mais celles qui sont parfaitement abritées, qui ne ressentent point les alternatives nuisibles de l'humidité et de la sécheresse, et qui sont composées de bois choisi d'excellente qualité, peuvent avoir une longue existence.
La charpente en bois de sapin du comble de la basilique de Saint-Paul, hors des portes de Rome, dure depuis plus de dix siècles; car elle fut construite l’an 816: cependant elle est encore très-bien conservée. Pline rapporte que les poutres du temple d’Apollon, à li tique, qui étaient en cèdre de Numidie, existaient depuis 1178 ans. Les anciennes portes de la première basilique de Saint-Pierre, à Rome , étaient en bois de cyprès; elles avaient 550 ans et étaient encore eu bon état lorsqu’Eugène IV les fil remplacer par des portes en bronze. Nous voyons , dans les musées, des caisses de momies d’Égypte en sycomore, dont le bois est encore très-sain, quoiqu'elles aient plus de 30 siècles.
Les précautions que l’on prend avant et après la coupe des bois ont une influence marquée sur leur durée et sur leur force.
Yilruve (liv. Il, chap. IX) prescrit que la coupe des bois soit effectuée depuis les premiers jours d’automne jusque vers la moitié de février. Il veut, en outre, qu'avant in coupe on forme des entailles profondes au pied des arbres, pour faire écouler la sève qu'ils contiennent et pour empêcher qu'elle ne corrompe le bois en fermentant.
Les expériences de Duhamel semblent infirmer le premier précepte de Vitruve. Il a reconnu d'abord que le bois a, en été, une pesanteur d'environ un sixième moindre que pendant l'hiver, résultat qu'il attribue a une moindre quantité d'humidité; et il a
observé que des bois abattus en juin et en juillet avaient une force et une durée relatives très-satisfaisantes.
Quant au second précepte, les expériences de Duhamel et de Buffon confirment son utilité; mais ils opt reconnu qu’il était plus convenable d'écorcer les arbres destinés à être coupés que de les entailler circulaircment au pied, comme l'indique Vitruve : car la seconde méthode prolonge la végétation de l’arbre pendant près d'une année , n'intcrroinpt pas en totalité le cours de la sève et lui permet de continuer à circuler au moyen de l’aubier qu'elle durcit singulièrement. En Allemagne et en Angleterre , on a adopté l'usage d’écorcer, au printemps, les arbres qui doivent être abattus l’hiver suivant.
On déduit des expériences de Buffon sur des ehénes écorcés, ou non écorcës, avant la coupe, les résultats suivants :
1" La pesanteur absolue du chêne écorcé excède d'environ ~ celle du non écorcé.
2" La résistance du chêne écorcé est à celle du chêne non écorcé dans le rapport de 81 à 74.
3° L'aubier de l’arbre écorcé est un peu moins pesant que celui du non écorcé.
4" La force de résistance entre ces aubiers est dans le rapport de 28 à 25.
On lit, dans l'ouvrage de M. Rondelet, ce qui suit : « J’ai vu un riche propriétaire qui faisait abattre les bois destinés pour la charpente, à l'ordinaire; et après les avoir frit équarrir encore frais, il les plaçait debout sous des hangars disposés de manière à les entretenir isolés les uns des autres par le moyen de fortes traverses contre lesquelles ils étaient appuyés. Par cette disposition verticale, les sucs, dont les bois fraîchement abattus étaient pénétrés, s'écoulaient naturellement sans occasionner aucune fonte ni gerçure , et, au bout d'une année , ils avaient acquis le degré de sécheresse convenable pour être employés à la charpente. Après avoir fait un choix de ceux propres à la menuiserie, on les faisait débiter et arranger de même pour être vendus ou employés l'année suivante. »
On doit toujours éviter de laisser longtemps les bois en grume, c'est-à-dire revêtus de l'écorce, et il faut les équarrir immédiatement après l'abattage, et cela pour favoriser l'évaporation de la sève, qui tend à corrompre le bois.
Les pièces de bois peuvent, en général, supporter des fardeaux de trois manières différentes : 1* étant placées horizontalement, alors leur résistance s’appelle horizontale; 2° étant placées verticalement et les chargeant dans ccttc situation, leur résistance se nomme verticale: 5" étant suspendues verticalement et chargées dans la partie inférieure, dans ce cas on donne à la résistance le nom d'adhérence des fibres.
Wariotte , Parent, Varington, les deux Duhamel, Buffon, Lamblardic, Coulomb, Girard, lloiulelet, duhri, Lamandé, Dupin, Navier, ont fait des expériences pour déterminer les résistances des bois. Voici les principaux résultats qu'on déduit de ccs diverses expériences.
Résistance horizontale des bois.
La résistance horizontale est en raison inverse des distances des points d'appui, et en raison directe de la largeur et du carré de l'épaisseur verticale, si c’est un parallélépipède, ou bien du cube du diamètre, si c’est un cylindre.
Les prismes engagés solidement par leurs bouts sont capables de supporter, avant de se rompre, un poids double de celui qu’ils soutiendraient s'ils étaient seulement appuyés à leurs extrémités.
La force du bois est proportionnelle à sa pesanteur. Buffon a donné des tables de la
force des bois de chêne, déduites d'un grand nombre d’expériences faites sur des pièces de forte dimension. Rondelet, ayant comparé les résultats contenus dans ces tables , a reconnu qu’ils pouvaient être représentés par la formule .
e étant l'épaisseur verticale de la pièce de bois réduite en lignes; b, le rapport de la longueur à l'épaisseur verticale.
Supposons que la pièce de bois dont on veut connaître la résistance, soit une solive de 5 pouces en carré sur. 18 pieds de longueur entre les appuis; nous aurons, en substituant dans la formule précédente les valeurs de e et de b,
Le résulta! équivalent des expériences de Buffon donne 3,815.
Rondelet a donné une table comparative des résultats obtenus par les expériences de Bulfon et des valeurs correspondantes données parla formule; cette table prouve que l'on peut avec confiance se servir en pratique de cette formule. Rondelet a calculé , en outre , une table très-étendue , dans laquelle il indique la charge qui peut rompre une pièce depuis 3 pouces d'équarrissage jusqu'à 30, et depuis 1 pied et demi de longueur jusqu'à 45 pieds.
Suivant Perronet, les rapports moyens des résistances horizontales des bois sont :
Chêne 120
Saule 107
Sapin 115
Peuplier .... 74
Il faut observer que les résistances d'une même espèce de bois éprouvent de notables variations dépendantes de plusieurs causes, dont les principales sont la nature du sol, l’Age de la plante, le degré d'humidité ou de dessiccation de la pièce de bois, etc. Duhamel a reconnu que cette différence va quelquefois de 50 à 80.
Robertson-Buchanan a déterminé par l'expérience que la résistance moyenne horizontale du chêne à la rupture est un quart de celle de la fonte à égalité de circonstances, et que celle du sapin n'est que ,,4 .
R? ri» tance verticale.
D’après les expériences de Rondelet , il résulte :
1" Qu'un poteau de [chêne qui a, en hauteur, plus de 7 ou 8 fois la largeur de sa base, plie sous la charge avant de s'écraser ou de se refouler; et une pièce de bois dont la hauteur aurait 100 fois le diamètre de sa base , n’est plus capable de porter le moindre fardeau sans plier.
2° Quand une pièce de chêne est trop courte pour pouvoir plier, la force qu'il faut pour l'écraser, ou la faire refouler, est de 40 à 48 livres par ligne superficielle de sa base: et cette force , pour le bois de sapin , va de 48 à 56.
3“ Des cubes de chacun de ces bois, mis en expérience, ont diminué de hauteur en se refoulant sans se désuuir ; ceux en bois de chêne de plus d'un tiers , et ceux en sapin de moitié.
4“ La force moyenue du bois de chêne, qui est de 44 livres par ligne superficielle
Dü BOIS. 51
pour une cube, se réduit à 2 livres pour une pièce de même bois, dont la hauteur est égale à 72 fois la largeur de la base.
De nombreuses expériences ont donné la progression suivante :
Pour un cube dont la hauteur est 1, la force est 1 Pour une pièce id 12 .... J
Pour .
. Ûl . . .
Pour .
. id. . .
Pour .
. id. . .
Pour .
. le/.* . .
Pour .
. id. . .
Ces résultats s’accordent avec ceux obtenus par Perronct , Lamblardie et Girard.
M. Girard a fait un grand nombre de belles expériences, dont le but principal était de déterminer l'élasticité absolue des bois, c'est-à-dire la résistance qu'ils sont capables d'opposer à la flexion lorsqu'ils sont chargés verticalement.
Casavant a reconnu : 1“ que l'élasticité est comme la résistance, en raison directe des largeurs, double des hauteurs et inverse des longueurs. Dans les bois posés debout, il appelle hauteur la plus grande largeur du bois.
2“ L’élasticité absolue d'un morceau de bois de chêne d'un mètre cube est de 11,784,451 kilogrammes; celle d'un cube de sapin, 8,161,128 : ainsi les rapports sont comme 63 à 47.
3" L’élasticité absolue peut être prise du moment où la pièce se courbe , ou d'une flèche de courbure donnée. Si l’on appelle b la flèche de courbure, P la moitié de la charge , f la longueur de la pièce, a sa largeur , h sa hauteur, la formule d’élasticité d’une pièce quelconque de bois en chêne est
ÏT (11 ,784,451 ) ( f- 1-0,3 ah'
celle d’un morceau de sapin est
^ = (8,161,128 ) ah'.
Silesbois sont ronds an lien d’être carrés, et que A en soit le diamètre, on substituera (0,787,381 ) cP à la place de ah'.
D'après Pcrronet , la résistance comparative des six espèces suivantes de bois chargé debout est :
Chêne. . . .
Saule. . . .
Sapin. . . .
Peuplier.. . .
Frêne. . . .
Orme. . . .
Jdhérmce des fibres.
Rondelet a sonnais à l’eipérience plusieurs pièces de chêne; ces pièces, qui avaient depuis 2 pouces jusqu’à 1 pied de longueur, et depuis 1 ligne en carré jusqu’à 3, étaient tirée* perpendiculairement par les deux bouts. Le résultat moyen de ces expériences est que la force du bois de chêne ordinaire est d’environ 102 livres par ligne superfi-
«eUe de sa grosseur.
m bois.
Chêne.
Parmi les diverses espèces de bois employées dans les constructions en Europe , le chêne se distingue éminemment par scs excellentes qualités, parmi lesquelles on doit citer premièrement sa longue durée, dont on ne connaît pointle terme, s'il est employé sous terre ou dans l'eau. Quand il est en œuvre dans un lieu sec, à couvert des injures de l’air, il peut durer jusqu'à cinq ou six siècles. Les plus beaux chênes fournissent des poutres qui ont jusqu'à 40 pieds de longueur sur 2 pieds ou 2 pieds ttn quart d’équarrissage; mais l’on se sert rarement d'aussi grandes pièces. Le bois de chêne a beaucoup de dureté, de densité et de force. Le poids d'un pied cube de chêne nouvellement abattu est de 70 à 74 livres, et ce poids diminue d’un quart ou d'un tiers par l'effet de la dessiccation.
Le chêne a en général le défaut de se fendre et de se tourmenter par l'effet de la sécheresse.
Les botanistes distinguent un grand nombre de variétés dans l'espèce du chêne. Vitruvc en cite cinq dont les anciens faisaient usage dans les constructions; il les nomme robur, quercus. esculus, cemit, suber.
Les constructions établissent deux principales divisions de chênes : 1* le chêne blanc à gros glands, qui croit ordinairement dans les bons terrains; 2" le chêne à petits glands, qui vient dans les terrains maigres et pierreux.
Le bois du chêne à gros glands est celui que l'on préfère pour la charpente des romblés, des planchers et pour tous les ouvrages intérieurs . parce que ce bois , qui est d'un blanc jaunâtre, est haut, ferme, aisé à fendre; ses fibres sont droites cl très-élastiques; il est moins pesant, moins dur, plus facile à travailler que le chêne à petits glands.
Ce dernier, plus dur, mais moins droit, est très-difficile à travailler, parce que ses fibres sont souvent torses et presque toujours coupées par des nœuds; il est sujet à se gercer. On l'emploie très-utilement aux fondations des édifices et à toutes les constructions extérieures, exposées à l’intempérie des saisons.
On remarque dans le chêne, comme dans les antres espèces de bois, que les pièces tirées de la partie inférieure de l'arbre sont plus fortes cl plus pesantes que celles tirées du milieu, cl que cette force et celle pesanteur diminuent en s'élevant et sont moindres dans les branches qqc dans le tronc.
Le bois des arbres qui n'ont pas acquis toute leur croissance décroît de dureté en allant du centre vers la circonférence; le contraire s'observe dans celui des arbres qui commencent à dépérir.
Il faut éviter soigneusement que la dessiccation d'un chêne coupé ne se fasse rapidement. Le bois de chêne trop sec sc fend, perd de sa force et devient cassant ; celui qui ne l'est pas assez sc corrompt promptement. On donne la préférence à celui qui est moyennement sec et qui n’a perdu, par la dessiccation, qu'environ le sixième de son poids.
Bois résineux.
Le bois de chêne, malgré scs bonnes qualités, a le défaut de former des charpentes excessivement lourdes, qui fatiguent et surchargent les murs et les aubes supports des édifices, tel inconvénient grave fait souvent préférer les bois résineux pour former les échafaudages, les planchers et les combles.
Les bois résineux de bonne espèce durent aussi longlcmps que le chêne. Duhamel a
