# Usages du sapin pectiné (*Abies alba*) mis en œuvre à l'état vert ou partiellement séché pour des applications en structure

MATHIEU Florence<fnref n="1" />,<fnref n="2" />, BONTEMPS Arthur<fnref n="1" />, GRIL Joseph<fnref n="1" />,<fnref n="3" />, MOUTOU PITTI Rostand<fnref n="1" />,<fnref n="4" />

mathieu.florence@hotmail.fr

**Mots clefs** : sapin pectiné ; bois vert ; bois partiellement séché ; principe constructif ; charpente traditionnelle ; bois massif empilé ; retrait ; durabilité.

## Contexte et objectifs

Le sujet est traité dans le cadre d'un stage effectué auprès d'Arthur Bontemps, doctorant à l'UCA, et répondant à des enjeux de revalorisation du sapin pectiné dans la région AuRA.

Le sapin pectiné est une essence très présente dans le Massif Central, de par son aire naturelle et les pratiques sylvicoles. Ses qualités en ont fait l'une des essences les plus appréciées pour la construction - ce dont atteste le patrimoine bâti de la région (Bulteau et al. 2021). Cependant la présence de poches d'eau dans le duramen rend le séchage difficile en scierie, requérant un programme ou un séchoir à ventilation ou à vide dédié et engendrant un coût prohibitif de séchage artificiel. Selon le projet Sap-In (Badel et Martin 2022) portant sur la détection et le suivi des poches d'eau, plus de 85% des arbres étudiés en contiennent. Leur présence n'affecte cependant pas la qualité du bois.

Cette problématique rend pertinente la mise en œuvre du sapin pectiné à l'état de bois vert ou partiellement séché. Par « bois vert », on entend frais d'abattage ou encore frais de sciage et sa teneur en eau (TE) est supérieure au point de saturation des fibres (PSF). Pour le bois partiellement séché, la TE est comprise entre 20 et 30%. Un bois dit sec est à 12% (normalisé).

En scierie, le sapin pectiné est majoritairement vendu à l'état « frais de sciage » pour être utilisé en charpente traditionnelle. Concernant le bois rond, les charpentiers « à l'ancienne » pratiquent l'équarrissage à la hache et utilisent du bois frais d'abattage car il est plus facile à travailler ; il en est de même pour les fustiers qui façonnent les grumes écorcées à la tronçonneuse. Le bois poursuit alors son séchage une fois mis en œuvre en structure.

Sur les grosses sections, le séchage pourra prendre plus d'une année. Il dépend des conditions ambiantes de température et humidité pour atteindre l'équilibre hygroscopique. Une fois la TE inférieure au PSF, le séchage provoque des retraits dimensionnels de la pièce, dépendant de son débit de sciage ; faible dans la direction longitudinale du bois, il peut conduire à une variation de 3% en radial et jusqu'à 6% en tangentiel dans une ambiance tempérée. L'eau est peu à peu éliminée par diffusion ; le gradient qui en résulte et le retrait anisotrope sont propices à l'apparition de fentes et déformations. Sous le PSF, la TE impacte aussi défavorablement les propriétés mécaniques du bois : rigidité et résistance.

L'objectif est d'identifier auprès de professionnels charpentiers la diversité des usages contemporains du bois vert ou partiellement séché de sapin pectiné, et les pratiques mises en

<footnote n="1">¹Clermont Auvergne Université, CNRS, Clermont Auvergne INP, Institut Pascal, F-63000 Clermont-Ferrand, France.</footnote>

<footnote n="2">²Master Sciences du bois, Faculté des Sciences, Université de Montpellier, France.</footnote>

<footnote n="3">³Université Clermont Auvergne, INRAE, PIAF, F-63000 Clermont Ferrand, France.</footnote>

<footnote n="4">⁴CENAREST, IRT, BP 14070, Libreville, Gabon.</footnote>
œuvre pour gérer les instabilités dimensionnelle et mécanique du bois, dues à son état et au séchage en structure.

## Matériel et méthode

Des entretiens individuels semi-directifs, d'une durée d'1h à 1h30, ont été réalisés entre avril et juin 2022 auprès de six charpentiers : deux jeunes associées travaillant localement en charpente et couverture, trois charpentiers pratiquant l'équarrissage à la main (Association charpentiers sans frontières, Compagnons du Devoir) et un fustier (Association des fustiers). La liste des charpentiers et leurs spécificités est donnée en Tab. 1. Ils connaissent (2), utilisent régulièrement (3, 4, 5, 6) voire exclusivement (1) le sapin pectiné.

Les thématiques abordées pour cette enquête sociologique sont multiples, elles concernent leur histoire et l'organisation de l'activité, les techniques constructives utilisées en lien avec la gestion du comportement du bois vert, la qualité du bois requise et son approvisionnement, le traitement du bois ainsi que les éventuelles difficultés rencontrées.

La zone géographique s'étend au-delà du Massif Central, en incluant le Morvan, le Jura et le Queyras pour les charpentiers en bois équarri. Les entretiens ont eu lieu pour moitié en face à face, pour moitié par téléphone.

<table><caption>Tab. 1 : charpentiers consultés et techniques associées</caption><thead><tr><td>Charpentier, localisation, types d'interventions</td><td>Technique constructive Eléments de structure</td></tr></thead><tbody><tr><td>1 : M. Séraphin<br>Indépendant Beaufort (73), Queyras<br>Rénovations</td><td>Construction bois empilé<br>Coste « équarrie ». Fig. 1 (section rectangulaire, flaches aux angles)<br>Superposition tête-bêche (encastrement aux intersections)</td></tr><tr><td>2 : J.C Chatelus<br>Entreprise Tout en Rondins<br>St Jean Soleymieux (42)<br>Intervient sur France Habitat neuf</td><td>Construction bois empilé<br>Fuste « façonnée ». Fig. 2 (section ronde, grume écorcée)<br>Encastrement tête-bêche</td></tr><tr><td>3 : P. Zahnd<br>Pontarlier (25)<br>Habitat neuf<br>4 : M. Manesse<br>Indépendant, Verjux (71)<br>Intervient sur la France Neuf et rénovations</td><td>Charpente traditionnelle. Fig. 3<br>Bois équarri (dans le fil du bois)<br>Assemblages</td></tr><tr><td>5 : T. Verdier<br>6 : L. Bollengier (associé)<br>Entreprise Bolver à Jax (43)<br>Neuf extensions rénovations</td><td>Charpente traditionnelle<br>Bois scié (fil du bois coupé)<br>Assemblages</td></tr></tbody></table>

<figure><img src="image_1.png" /><figcaption>Fig. 1 : maison en costes de St Véran @PNR Queyras</figcaption></figure>

<figure><img src="image_2.png" /></figure>

<figure><img src="image_3.png" /><figcaption>Fig. 2 : maison en fustes et détail @Photo F. Mathieu</figcaption></figure>

<figure><img src="image_4.png" /><figcaption>Fig. 3 : charpente en bois équarri @Photo P. Warengo</figcaption></figure>
## Résultats et discussion

Aucun des charpentiers interrogés n'a connaissance d'une problématique de « poches d'eau » sur le sapin pectiné, ceci confirmant l'intérêt de travailler cette essence à l'état de bois vert. Ils mettent en outre en avant sa facilité de mise en œuvre grâce à son fil droit, sa nervosité moindre que celle du douglas, et l'absence de résine dans le bois.

Une attention toute particulière est portée à la sélection du bois : sauf exception et dans une moindre mesure pour le bois équarri, les pièces sont issues d'arbres rectilignes (2, 5, 6). En charpente la texture faible et les cernes serrés confèrent au bois la densité souhaitée, conséquence d'une croissance lente (3 à 6). Selon l'emploi et les dimensions des pièces sciées, la nodosité doit être la plus faible possible, et les nœuds éventuellement présents sont correctement positionnés (5, 6). D'autres défauts - qui ne sont pas facilement détectables - font l'objet d'une vigilance particulière, comme les flambements provoqués par les coups de vent ou lors de la chute de l'arbre (5, 6). Pour les bois sciés encore, le choix du débit est pris en considération pour anticiper les déformations dues au séchage (5, 6).

Ainsi, tous soulignent l'importance des pratiques en amont de leur activité pour l'obtention d'un bois de qualité, selon les critères spécifiés : de la sylviculture à la première transformation dans le cas du bois scié, en passant par l'abattage et l'écorçage.

Ces exigences de qualité et de traçabilité s'appuient sur un circuit court et la confiance en ses acteurs, à défaut pour le charpentier d'avoir sélectionné l'arbre sur pied et de l'avoir abattu lui-même lorsqu'il est également bucheron (1, 5). A contrario, cela pose une grosse difficulté d'approvisionnement pour le charpentier travaillant sur une zone géographique étendue qui ne lui permet pas ce travail en réseau (4). Bien qu'intervenant sur toute la France, cette problématique ne se pose pas pour le fustier (2) qui sélectionne pour une construction les arbres un à un dans le même peuplement, auprès d'une coopérative locale ; cela lui garantit des tailles et un comportement proche au retrait. Il effectue sur le chantier de son entreprise un prémontage des fustes au fur et à mesure de leur façonnage, dont la forme prend en considération l'anisotropie des retraits. Cette structure sera démontée une fois la construction terminée, 6 à 8 mois plus tard, pour le transport puis remontage rapide sur le lieu de livraison.

La construction en costes (1) ou fustes (2) est également un très bon exemple de la gestion des retraits : un étage perd jusqu'à 15cm de haut durant le séchage. L'intégration des menuiseries dans ces conditions est réalisée selon des techniques spécifiques développées au fil du temps, et des ajustements réguliers sont effectués durant le séchage.

Les techniques constructives des charpentes traditionnelles en bois vert étant éprouvées, les règles de l'art - dimensionnement et assemblages - sont perpétrées par la transmission des savoir-faire et la pratique. Il s'agit de sélectionner, préparer et placer le « bon bois au bon endroit », anticiper les retraits et les déformations, utiliser les assemblages compatibles avec les retraits comme les tenon-mortaises, appliquer si besoin une contre-flèche pour atténuer l'incidence du fluage.

Le « surdimensionnement » des pièces de charpente « comme le faisaient déjà les anciens » garantit aussi la résistance dans le temps et la pérennité de la construction (3, 4, 5, 6).

Pour la construction en fuste (2), un surdimensionnement a de fait été imposé par la réglementation RT2012 : le diamètre moyen des fustes est passé à 35cm, soit une augmentation de 40%. Certes le rendu visuel est beaucoup plus massif et il faut près de 80m³ de bois pour une maison de 100m², mais aucune isolation additionnelle des murs n'est nécessaire.
## Conclusion et perspectives

Ces techniques constructives en bois vert sont applicables sur les autres résineux et aux feuillus. Bien qu'aujourd'hui peu courantes pour la majorité d'entre elles, ce sont de beaux exemples de l'intérêt de la construction en bois vert et de sa faisabilité, s'il était encore nécessaire de le démontrer.

Néanmoins ces pratiques requièrent un grand nombre de compétences, ce qui explique l'une des difficultés de la profession - le recrutement, d'autant plus pour ceux travaillant seuls (1, 4). La formation, la conservation et valorisation de ces savoir-faire constituent un enjeu important.

Ces professionnels sont pour la plupart ce qu'il y a lieu de qualifier des « charpentiers forestiers » ; leur mode opératoire intègre la connaissance de toute la chaîne de transformation de l'arbre jusqu'à la construction. Sous réserve de disponibilité, ceci leur permet d'acquérir localement le meilleur bois selon les critères définis, impliquant l'amont de la filière. Cet approvisionnement est gage de la qualité et pérennité de l'ouvrage, en complément des techniques constructives mises en œuvre. Plus globalement ces pratiques s'inscrivent dans une approche qui fait le lien entre l'architecture, dont les principes contribuent à la durabilité de l'habitat qui doit avoir « de bonnes bottes et un bon chapeau », et les enjeux du territoire.

Enfin, ces charpentiers aiment tous à rappeler leur aptitude à optimiser l'usage de la ressource en utilisant l'intégralité du bois, aubier et duramen. A cette « économie de matière » s'ajoute un autre intérêt de la construction en bois vert, celui de l'économie de moyens et d'énergie.

Comme dernière perspective, qu'en est-il de l'étape clé de l'abattage de l'arbre, citée de façon récurrente par tous ces charpentiers ; respecter la « bonne » période d'abattage favoriserait la durabilité du bois, sans traitement, sous réserve d'une mise en œuvre selon les principes énoncés précédemment (Warengo, 2016). Ils affirment que la teneur en eau est réduite - ce qui rend le bois plus léger et sa période de séchage beaucoup plus courte, donc moins sensible aux moisissures et champignons. Autre conséquence cruciale, son appétence serait moindre pour les insectes xylophages. « Cela a toujours été fait ainsi et ça marche » clament-ils ; n'est-ce pas le principe d'une validation par l'expérience ?

## Remerciements

L'auteure remercie les charpentiers ayant participé à l'étude, et Pascal Warengo, Compagnon charpentier, pour son initiation à l'équarrissage manuel et ses travaux sur la durabilité présentés lors de Pluribois 2022.

## Références

Badel E., Martin L. (2022), conférence FIBOIS AuRA du 14 avril 2022. Projet Sap-In : Détection des poches d'eau et prépondérance sur les sapins de la région Auvergne. Mécanismes de formation des poches d'eau.

Bulteau L., Masselin E., Mathieu F., Mbete E., Jullien D., Langbour P., Clair E., Malard M. (2021). Master M1 Sciences du Bois, étude de cas pour le PNR Livradois-Forez : Les usages historiques du sapin pectiné et sa place dans le patrimoine bâti du Livradois-Forez.

Warengo Pascal (2016), Association Du moyen âge à nos jours : La coupe des arbres raisonnée.
11èmes Journées Scientifiques
du GDR3544 Sciences du bois

Nice 16-18 Novembre 2022

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Cultures Environnements
Préhistoire-Antiquité-Moyen Âge

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