Construire une charpente et assembler le bois

En une phrase

La charpenterie est l’art de couper, façonner et assembler des pièces de bois pour construire des structures stables — toits, planchers, ponts et bâtiments — en utilisant des tenons, mortaises, chevilles et assemblages traditionnels.

Qu’est-ce que c’est ?

Une charpente est un assemblage de pièces de bois (poutres, poteaux, chevrons, sablières) qui soutient un toit, un plancher ou une structure entière. La charpenterie est la compétence qui permet de passer de la hutte au bâtiment durable. Sans charpenterie, pas de maison solide, pas de grange, pas de pont, pas de moulin.

L’assemblage du bois est l’art de connecter deux pièces de bois sans métal (ou avec un minimum de métal) de manière à ce que la structure tienne par elle-même. Les assemblages traditionnels — tenon-mortaise, queue d’aronde, enfourchement, embrèvement — sont plus anciens que les clous et les vis. Un bâtiment assemblé par tenons et mortaises chevillés peut tenir des siècles.

Les charpentiers médiévaux construisaient des cathédrales en bois de 40 mètres de haut sans un seul clou. Le secret : des assemblages précis, du bois de qualité, et la connaissance des forces.

Où trouver / comment fabriquer

Le bois de charpente

Essences et leurs propriétés :

Essence	Résistance	Durabilité	Facilité de travail	Usage principal
Chêne	Excellente	Très bonne (50-100 ans)	Difficile (bois dur)	Poutres maîtresses, poteaux porteurs
Sapin / épicéa	Bonne	Moyenne (20-40 ans)	Facile (bois tendre)	Chevrons, planches, solives
Hêtre	Bonne	Moyenne (moins résistant à l’humidité)	Moyenne	Planches, meubles, sols
Châtaignier	Bonne	Excellente (naturellement résistant aux insectes)	Difficile	Poutres extérieures, pilotis
Orme	Bonne	Bonne (résistant à l’eau)	Difficile	Pilotis immergés, sols humides
Frêne	Très bonne en flexion	Moyenne	Facile	Manches d’outils, arcs, pièces courbées

Choisir un arbre :

• Arbres droits avec peu de branches basses (le bois sans nœuds est le plus fort).
• Arbres de 30 à 80 ans pour le chêne, 40 à 60 ans pour le sapin.
• Couper en hiver (la sève est basse, le bois est plus sec et plus léger).
• Éviter les arbres tordus, fendus ou attaqués par les insectes.

Sécher le bois : Le bois vert (fraîchement coupé) contient 30 à 50% d’eau. Il faut le sécher :

1. Séchage à l’air : empiler les poutres à l’abri, sur des traverses, avec des entretoises entre chaque couche pour la circulation d’air. Compter 1 an par pouce d’épaisseur (environ 1 an par 2,5 cm).
2. Séchage acceleré : scier les poutres en grosse section, les empiler, et les laisser 6 mois minimum avant de les utiliser en charpente.
3. Bois de sciage à la demande : si on est pressé, on peut utiliser du bois vert pour les charpentes provisoires, mais il se rétracte et se déforme en séchant.

Les outils de charpenterie

Voir Fabriquer des outils de menuiserie et Forger des outils en fer pour la fabrication des outils.

Outils essentiels :

• Scie de charpente : scie à grosses dents pour couper les grosses pièces. Voir Fabriquer une scie en fer.
• Hache et herminette : pour équarrir les poutres et façonner les assemblages.
• Maillet : marteau en bois dur (frêne, hêtre) pour frapper sans abîmer.
• Ciseau à bois : pour creuser les mortaises.
• Équerre et fil à plomb : pour tracer les angles droits et les verticales.
• Cordeau à tracer : cordeau enduit de charbon de bois pour tracer des lignes droites longues.
• Tarrière : perçeuse à main pour faire les trous de chevilles.
• Rabot : pour finir les surfaces.

Étapes détaillées

Partie 1 : Les assemblages fondamentaux

Assemblage tenon-mortaise (le roi des assemblages)

Le tenon-mortaise est l’assemblage le plus fort et le plus polyvalent. Il consiste à creuser un trou (mortaise) dans une pièce et à tailler une saillie (tenon) dans l’autre pièce, qui s’emboîte dans le trou.

1. Tracer la mortaise : sur la pièce qui recevra le tenon, tracer un rectangle de la largeur du tenon (environ un tiers de l’épaisseur de la pièce) et d’une profondeur de 1,5 à 2 fois la largeur du tenon.
2. Creuser la mortaise : percer les deux extrémités avec la tarrière. Creuser entre les deux trous au ciseau à bois. Frapper au maillet. Nettoyer les parois.
3. Tracer le tenon : sur la pièce qui entrera dans la mortaise, tracer un rectangle de la même largeur et longueur que la mortaise. Le tenon doit entrer juste — ni trop serré (il fend le bois) ni trop lâche (l’assemblage branle).
4. Tailler le tenon : scier les épaulements (les découpes qui définissent le tenon). Finir au ciseau pour un ajustement précis.
5. Cheviller : percer un trou traversant à travers la mortaise et le tenon assemblés. Enfoncer une cheville en bois dur (chêne) dans le trou. La cheville maintient l’assemblage en place sans métal. Elle doit être légèrement conique pour serrer.

Règles du tenon-mortaise :

• Tenon = un tiers de l’épaisseur de la pièce (pas plus, sinon la pièce s’affaiblit).
• Mortaise = profondeur de 1,5 à 2 fois la largeur du tenon.
• Toujours cheviller. Sans cheville, l’assemblage se déboîte.
• Épaulements nets et à angle droit. Pas de bavures.

Assemblage queue d’aronde (pour les coins)

La queue d’aronde est l’assemblage le plus résistant en traction. On l’utilise pour les coffres, les tiroirs et les assemblages de coins.

1. Tracer les queues : sur la première pièce, tracer des queues en forme d’éléphant (plus larges à l’extrémité qu’à la base). L’angle de la queue est d’environ 10 à 14 degrés.
2. Scier les queues : découper entre les queues à la scie à dents fines.
3. Reporter sur la deuxième pièce : placer la première pièce avec les queues sur la tranche de la deuxième pièce. Tracer les contours — ce sont les « entretoises » qui correspondent aux queues.
4. Creuser les entretoises : découper au ciseau à bois les espaces entre les queues de la deuxième pièce.
5. Emboîter : les queues s’enfoncent dans les entretoises par l’extrémité évasée. L’assemblage est impossible à tirer en sens inverse.

Assemblage enfourchement (pour les poutres croisées)

L’enfourchement permet de croiser deux poutres à mi-bois — chacune est coupée de moitié à l’endroit du croisement.

1. Tracer : sur chaque poutre, tracer l’emplacement du croisage (largeur de l’autre poutre, moitié de l’épaisseur).
2. Couper : scier et cisailler la moitié de l’épaisseur de chaque poutre sur la longueur du croisement.
3. Emboîter : les deux poutres s’emboîtent à niveau. L’assemblage est plat et solide.

Assemblage embrèvement (pour les jonctions en angle)

L’embrèvement est un enfourchement avec un tenon qui dépasse d’un côté pour bloquer l’angle.

1. Sur la pièce horizontale : tailler un tenon à l’extrémité et découper une encoche de moitié d’épaisseur autour du tenon.
2. Sur la pièce verticale : creuser une mortaise correspondante et un logement pour la partie découpée.
3. Emboîter : le tenon entre dans la mortaise et la partie plate s’assied dans son logement. L’assemblage est bloqué en position.

Partie 2 : Construire une charpente de toit

La charpente à ferme (toit à deux pentes)

1. Les sablières : poser deux poutres horizontales (sablières) sur les murs, une de chaque côté. Les sablières correspondent à la base du toit. Elles sont posées sur le sommet des murs et chevillées dans la maçonnerie.
2. Les poinçons : au centre de chaque ferme, une poutre verticale (le poinçon) monte depuis l’entrait jusqu’au faîtage. Le poinçon supporte le sommet du toit.
3. L’entrait : une poutre horizontale relie les deux sablières d’un côté à l’autre. L’entrait empêche les murs de s’écarter sous le poids du toit. Il est assemblé aux sablières par tenon-mortaise chevillé.
4. Les arbalétriers : deux poutres inclinées partent du sommet du poinçon et descendent jusqu’aux sablières. Ce sont les arbalétriers — les pièces principales qui portent le toit. Assemblage au poinçon par tenon-mortaise.
5. Les contrefiches : petites pièces diagonales qui renforcent l’angle entre l’entrait et les arbalétriers. Elles empêchent la ferme de se déformer.
6. Les chevrons : poutres inclinées espacées de 40 à 60 cm, posées sur les sablières et reliant le faîtage aux bords. Les chevrons portent la couverture (tuiles, chaume, ardoises).
7. Le faîtage : poutre horizontale au sommet du toit, reliant les sommets de toutes les fermes. Les chevrons des deux pentes se rejoignent au faîtage.

Portée maximale :

• Sans entrait : 3 à 4 mètres maximum. Au-delà, les murs s’écartent.
• Avec entrait : 6 à 8 mètres de portée.
• Avec entrait et contrefiches : 8 à 10 mètres.

Étape par étape

1. Mesurer et tracer : mesurer la largeur du bâtiment. Calculer la pente du toit (30 à 45 degrés en climat tempéré, plus raide en climat neigeux).
2. Couper les pièces : scier toutes les pièces de la ferme à la bonne longueur. Préparer les assemblages (tenons, mortaises, chevilles).
3. Assembler la première ferme au sol : monter la ferme à plat sur le sol pour vérifier les ajustements. Tout doit s’emboîter sans forcer.
4. Monter la ferme : lever la ferme avec des cordes, des palans et des bras. La caler en position verticale. Vérifier le fil à plomb.
5. Répéter : monter une ferme tous les 1,5 à 3 mètres le long du bâtiment.
6. Poser les sablières et le faîtage : relier toutes les fermes par les sablières (en bas) et le faîtage (en haut).
7. Poser les chevrons : clouer ou cheviller les chevrons sur les arbalétriers et le faîtage.
8. Poser la couverture : voir Couvrir un toit en chaume ou poser des planches et de l’ardoise.

Partie 3 : Les planchers et les murs

Plancher sur solives

1. Les solives : poutres horizontales espacées de 40 à 60 cm, portées par les murs ou des poteaux. Section minimale : 10 x 15 cm pour une portée de 3 mètres.
2. Le plateau : planches épaisses (3 à 5 cm) clouées ou chevillées sur les solives. Les planches jointives forment le sol.
3. L’isolation : entre les solives, on peut glisser de la paille, du chanvre ou de la laine pour l’isolation thermique et acoustique.

Murs à colombage

1. Le squelette : poteaux verticaux en chêne (10 x 10 cm) espacés de 40 à 60 cm, reliés par des sablières basses et hautes.
2. Les entretoises : pièces diagonales ou horizontales entre les poteaux pour rigidifier le mur.
3. Le remplissage : torchis (voir Construire un mur en torchis), briques ou planches entre les poteaux.
4. L’enduit : couvrir le remplissage de terre argileuse ou de chaux pour l’étanchéité.

Variations par climat

En climat tempéré

• Le chêne et le sapin sont les bois de charpente rois. Abondants et résistants.
• Pente de toit de 30 à 40 degrés. Assez raide pour l’évacuation des eaux de pluie, pas trop pour le vent.
• Les fermes à entrait sont standard. Portées de 6 à 8 mètres.

En climat froid / neigeux

• Pente de toit de 45 à 60 degrés pour évacuer la neige. Un toit plat sous la neige s’effondre.
• Surdimensionner les arbalétriers et les chevrons (la neige pèse 50 à 200 kg par mètre carré).
• Prévoir des contre-fiches renforcées et des entraits surdimensionnés.

En climat tropical / humide

• Pente de toit de 45 à 60 degrés pour évacuer les pluies torrentielles.
• Surélever la charpente sur des pilotis (poteaux en châtaignier ou bois traité) pour éviter les inondations et les termites.
• Ventiler sous le toit pour rafraîchir l’intérieur.
• Le bambou peut remplacer le bois pour les chevrons et les entretoises dans les régions tropicales.

En climat désertique

• Toit plat ou très peu incliné (10 à 15 degrés). Pas de neige, peu de pluie.
• Les toits plats servent de terrasse pour dormir la nuit.
• Poutres courtes et épaisses recouvertes de terre argileuse.
• Pas besoin de charpente complexe : des poutres transversales espacées de 50 cm suffisent.

Pièges et erreurs courantes

• Bois pas assez sec : le bois vert se rétracte en séchant. Les assemblages se desserrent, les poutres se gauchissent, les fissures apparaissent. Toujours utiliser du bois séché minimum 6 mois.
• Assemblage trop lâche : un tenon qui entre trop facilement dans la mortaise ne tient pas. Le tenon doit entrer en forçant légèrement au maillet.
• Assemblage trop serré : un tenon trop gros fend la pièce qui reçoit la mortaise. Ajuster au ciseau.
• Pas de chevilles : un assemblage tenon-mortaise sans cheville se déboîte sous la charge. Toujours cheviller.
• Pente de toit insuffisante : un toit trop plat laisse l’eau stagner. Minimum 30 degrés en climat de pluie.
• Portée trop grande : une poutre qui dépasse sa portée maximale fléchit et casse. Toujours calculer la portée en fonction de la section. Règle simple : une poutre de 10 x 15 cm porte 3 mètres, une poutre de 15 x 20 cm porte 5 mètres.
• Pas de contre-fiches : sans pièces diagonales, la ferme se déforme en parallélogramme sous la charge. Les contre-fiches sont indispensables.
• Fendre le bois en chevillant : les chevilles doivent être en bois plus dur que les pièces assemblées, mais plus fines. Pré-percer les trous avant d’enfoncer la cheville.

Une fois que vous savez faire ça, vous pouvez débloquer

• Construire un pont — les assemblages de charpenterie sont la base des ponts en bois
• Construire un bateau en bois — les techniques de charpenterie s’appliquent aux coques de bateaux
• Couvrir un toit en chaume — la charpente porte le chaume
• Fabriquer une roue et un essieu — les jantes de roue sont des assemblages de charpenterie circulaire

Notes

• Les charpentiers médiévaux marquaient chaque pièce d’un signe distinctif (croix, trait, point) pour identifier l’ordre d’assemblage. Cette technique s’appelle le « trait de charpente » ou les « marques d’assemblage ».
• Un bon assemblage tenon-mortaise chevillé tient sans aucun clou ni colle pendant des siècles. Les charpentes de cathédrales en sont la preuve.
• Le bois de charpente le plus ancien retrouvé en Europe date de plus de 7000 ans. Les assemblages ont peu changé.
• Une règle empirique : la section d’une poutre doit être de 1/20e de sa portée. Pour une portée de 4 mètres, la poutre fait au minimum 20 cm de haut.
• Les charpentiers japonais ont développé des assemblages si précis qu’ils tiennent sans colle ni cheville, uniquement par la pression du bois. C’est le summum de l’art.

Ressources externes

• Survivor Library — manuels historiques de charpenterie et de construction (catégories « Carpentry » et « Building »)
• Appropedia — tutoriels de construction en bois et de charpenterie traditionnelle
• Instructables (via Kiwix) — projets de charpenterie et d’assemblages bois