Qu’est-ce qu’une jambe de force en bois ?
Avant de se lancer dans la partie technique de ce guide il est important de définir certains termes. Lors de la construction, il faut garder à l’esprit qu’une structure supporte des charges verticales et horizontales (poids de la toiture avec ou sans neige, rafales de vent, etc.).
Mathématiquement parlant il est impossible de faire supporter ces contraintes seulement à l’aide de fixations et d’assemblages basiques qui se briseraient. De plus, la construction ne peut être stable si aucun renfort, plus communément appelé contreventement, n’est appliqué.
Les points de fixations des assemblages ne servent qu’à l’assemblage. Il s’agit d’un unique point qui n’est pas capable de supporter les charges qui lui sont appliquées. Il suffit pour cela de se représenter l’effet de levier (il est impossible de soulever une masse d’une tonne sans aide extérieure pour un Homme, cependant, à l’aide d’un levier assez long même un enfant de 10 ans en serait capable).
Par définition on admet donc que les points de fixation ne sont que des rotules / pivots qui ne servent pas à solidifier la structure. Peu importe la taille et l’épaisseur des points de fixation, si aucun contreventement n’est appliqué à la structure, au moindre coup de vent l’ensemble s’écroule comme un château de cartes.
Il en va de même en ce qui concerne les forces verticales (poids de la neige, poids de la toiture, etc.). Dans l’optique d’une structure parfaitement verticale avec une erreur de 0% (ce qui est techniquement impossible) si une force verticale lui est opposée celle-ci pourrait y résister. Mais étant donné qu’aucune construction n’est verticale à 100%, si on lui applique une force verticale contraire celle-ci va finir par vaciller puis s’écrouler si cette dernière n’est pas contreventée.
Techniques de poses pour une jambe de force en bois
Avant de rentrer dans le vif du sujet il faut savoir comment fonction le principe d’une jambe de force en bois. Une jambe de force en bois forme un angle, ce dernier doit être de manière générale égal à 45° afin de ne pas faire subir plus de charges sur la partie verticale ou horizontale. La répartition des forces doit être égale.
Calcul de la longueur du bras de contreventement
Il faut tout d’abord calculer la longueur externe de la jambe de force en bois (bras de contreventement). Pour cela il faut procéder comme suit :
- L : longueur de la partie externe du bras de contreventement ;
- h : hauteur totale des deux extrémités ;
- b : distance horizontale entre le point de fixation sur le poteau vertical et l’extrémité du bras de contreventement ;
- a : angle par rapport au poteau vertical.
Nous avons déjà quelques données comme par exemple l’angle souhaité qui est de 45°. Pour le reste nous allons utiliser le théorème de Pythagore : L² = b² + h². Étant donné que les distances h et b sont égales nous pouvons résumer la formule comme suit : L² = 2 h², c’est-à-dire :
- L² = 2h²
- √L = √2h
- L = 1,414h
Traçage et découpe
Lorsque vous connaissez la longueur de votre bras de contreventement vous pouvez alors passer aux découpes. Vous devrez commencer par tracer un angle à 45° sur chaque extrémité à l’aide d’une équerre.
Ensuite il vous faudra repérer la longueur L à une extrémité et la reporter sur la partie externe de la jambe de force en bois.
Découpez ensuite les angles de la pièce en suivant les repères que vous avez tracés.
Perçage et installation
Ensuite vous devrez procéder au perçage. Pour éviter que le bois ne se fende lors de l’installation ou par la suite au fil du temps, veillez à ne pas installer les points d’accroche trop près de l’extrémité de la jambe de force en bois.
Percez les avant-trous en respectant l’angle de la jambe de force en bois. Aidez-vous pour cela d’un repère visuel (équerre ou rapporteur).
Enfin, percez à la profondeur voulue pour cacher la tête de vis et améliorer la résistance de la jambe de force à l’éclatement. Pour cela aidez-vous d’un foret à bois au diamètre supérieur à la vis (~ diamètre de la tête de vis).
Les différents types d’assemblages de la jambe de force en bois
Une jambe de force en bois subit de fortes charges et est soumises à des efforts d’arrachement et des forces de cisaillement au niveau des points de fixation. Il n’est pas rare d’observer une vis se faire cisailler au bout de quelques années si la bonne procédure n’a pas été mise en place.
Pour cette raison il est très important de bien respecter certaines règles selon le type d’assemblage lors de l’installation d’une jambe de force en bois. Voyons quelques techniques d’assemblage en images.
Technique du clouage
Pour éviter l’arrachement de la jambe de force en bois il est important d’utiliser des clous à pointe torsadée ou crantée. Ces dernières sont spécialement conçues pour résister aux forces de traction et aux forces de cisaillement.
Technique du vissage
La vis résiste bien plus facilement aux forces de traction qu’un clou. Cependant, cette dernière est également bien moins résistante aux forces de cisaillement. Tandis que pour la technique du clouage on ne requiert que deux clous en règle générale, la technique du vissage requiert le double, c’est-à-dire quatre vis. Ceci pour éviter les problèmes dus au cisaillement.
Là aussi il faudra respecter une règle d’enfoncement minimal de 50 mm dans la structure porteuse. Pour éviter d’éclater le bois on part du principe que la distance du bord du bras de contreventement doit être égale ou supérieur à 3 fois le diamètre de la vis.
Voici la règle à adopter : Longueur d’enfoncement de la vis = épaisseur du bras de contreventement + 50 mm
Assemblage par tenon-mortaise
L’assemblage par tenon-mortaise est le plus populaire de tous. Bien qu’il semble assez difficile à réaliser à priori, il ne nécessite pas beaucoup de connaissances en charpente et menuiserie pour le faire de la bonne manière.
La mortaise représente la partie femelle. Cette dernière est située sur la structure porteuse et peut être de forme rectangulaire ou angulaire. Mais elle doit absolument épouser la forme du tenon.
Le tenon représente la partie mâle qui va s’insérer dans la mortaise. Le tenon se situe sur le bras de contreventement. Les découpes seront réalisées à l’aide d’une scie à bois et les finitions à l’aide de couteaux à bois.
