Assemblage à mi-bois : solidité, variantes et usages

Un assemblage à mi-bois fait se chevaucher deux pièces au lieu de les mettre bout à bout. Dans un mi-bois, on retire la moitié de l'épaisseur de chaque pièce pour que l'assemblage monté affleure à l'épaisseur d'origine. C'est tout, et cela fonctionne pour la raison qui gouverne toute la menuiserie : les faces qui se chevauchent sont en fil en long contre fil en long, le collage que la colle tient le mieux.

Le contraste est net. Le Wood Handbook de l'USDA évalue un simple assemblage bout à bout à environ 25 % seulement de la résistance à la traction du bois parallèle au fil, et indique qu'une enture en sifflet, une enture multiple ou un mi-bois en bois de bout bien fabriqués peuvent atteindre jusqu'à 90 % de la résistance à la traction du bois sans défaut et se comporter à peu près comme du bois sans défaut. Le mi-bois se range du bon côté de cette comparaison sans demander aucune habileté de tracé.

• Mi-bois en croix - deux pièces se croisent au milieu de leur longueur, chacune entaillée à mi-épaisseur. Utilisé pour les entretoises de table, les casiers d'étagère en croisillons et toute sorte de grille.
• Mi-bois d'angle - deux extrémités se chevauchent pour former un angle plat, courant dans les cadres simples et les piètements d'établi.
• Mi-bois en T - l'extrémité d'une pièce vient se loger au milieu d'une autre, l'assemblage de base des cadres et des échelles.
• Mi-bois d'onglet - un mi-bois d'angle avec une ligne à 45 degrés visible sur la face, pour que l'avant ait l'aspect d'une coupe d'onglet alors que l'assemblage derrière est un mi-bois.
• Mi-bois à queue d'aronde - le mi-bois d'angle taillé avec un épaulement incliné pour résister aussi à l'arrachement, en empruntant le blocage mécanique de la queue d'aronde.
• Enture à mi-bois - deux pièces qui se chevauchent dans leur longueur pour en former une plus longue, avec l'avertissement du manuel : le chevauchement doit être long par rapport à la section.

L'enfourchement en est le proche cousin : une étude publiée sur la menuiserie de l'Égypte ancienne le décrit comme semblable à un tenon et mortaise, sauf que la mortaise et le tenon sont taillés sur toute la largeur de la pièce portant le tenon, et recense des exemples dont une équerre de la période ptolémaïque conservée au Petrie Museum.

Deux dimensions font le travail : la quantité de matière retirée et la longueur du chevauchement.

Dans un mi-bois, la profondeur est en général exactement la moitié, puisque l'affleurement est le but. Taillez les deux moitiés avec le même réglage et depuis la même face de référence, pour que toute erreur de profondeur s'annule au lieu de doubler. Si les pièces ont des épaisseurs différentes, retirez la même quantité de chacune plutôt que la moitié de chacune, et acceptez un décalage.

C'est la longueur qui fait la solidité. La règle du manuel pour les assemblages en bout est que, pour approcher la résistance à la traction du bois massif sans défaut, la surface collée doit faire au moins dix fois la section de la pièce, car le bois est environ dix fois plus résistant en traction qu'en cisaillement. Un mi-bois court est une rupture en cisaillement annoncée. Pour une enture à mi-bois soumise à une vraie charge, faites un long chevauchement et, si la charge est importante, ajoutez des boulons ou une éclisse plutôt que de vous fier à la colle seule.

Le mi-bois fait partie des rares assemblages où la machine et la main aboutissent au même résultat.

À la scie sur table ou à la table de défonceuse, réglez la profondeur avec une coupe d'essai dans une chute et vérifiez-la en assemblant deux pièces d'essai : si elles dépassent ou restent en creux, corrigez une fois puis taillez toutes les pièces de la série sans retoucher le réglage. Définissez d'abord les épaulements par une coupe transversale nette, puis dégagez les déchets en passes répétées. À la table de défonceuse, utilisez une fraise droite et un guide, et retirez les déchets en deux ou trois passes plutôt qu'en une seule passe profonde.

À la main, sciez les deux épaulements jusqu'au trait de trusquin, dégagez les déchets au ciseau ou à la scie et finissez la joue à la guimbarde, qui prend appui sur la face et donne un fond parallèle qu'aucune technique au ciseau n'égale.

Encollez les deux faces en contact et serrez en travers de l'assemblage, pas dans sa longueur. Comme les faces sont en fil en long contre fil en long, un mi-bois bien serré n'a besoin d'aucune fixation ; vis ou chevilles servent à faciliter le montage et pour les assemblages qu'on voudra peut-être démonter.

Retirer la moitié de l'épaisseur retire la moitié de la section, et une pièce est justement le plus faible en flexion à l'endroit du mi-bois. Pour un mi-bois en croix au milieu d'une entretoise, ce n'est en général pas un problème, car les efforts y sont surtout de la traction et de la compression dans la longueur. Pour un mi-bois en T qui porte une charge en flexion juste au droit de l'assemblage, c'en est un, et un tenon et mortaise qui préserve davantage la traverse est la meilleure réponse.

Le deuxième coût est l'aspect : dans la plupart des versions, le mi-bois montre du bois de bout sur la face extérieure. Le mi-bois d'onglet existe précisément pour régler ce point, et le mi-bois à queue d'aronde le règle tout en ajoutant un blocage mécanique.

Le troisième est celui que le manuel associe à toute cette famille. Comme le bois gonfle beaucoup plus en travers du fil que dans sa longueur, les variations d'humidité dans les assemblages bois de bout contre fil en long créent de fortes contraintes internes, et ces assemblages doivent être protégés des variations d'humidité en service.

Wikipédia donne « overlap joint » (assemblage par chevauchement) comme principal autre nom, et la famille en compte plusieurs autres :

• Mi-bois (half lap ou halving joint) - de la matière est retirée des deux pièces, si bien que l'assemblage a l'épaisseur de la pièce la plus épaisse.
• Recouvrement complet - rien n'est retiré, l'assemblage a donc l'épaisseur cumulée des deux pièces.
• Mi-bois d'extrémité (end lap, pull lap ou corner lap) - deux extrémités assemblées, généralement à l'angle d'un cadre rectangulaire.
• Enture à mi-bois - un mi-bois d'extrémité avec les pièces dans l'alignement, une alternative à l'enture en biseau pour abouter des pièces courtes.
• Mi-bois en T ou mi-bois médian - un mi-bois en croix dans lequel une pièce se termine à l'assemblage.
• Mi-bois à queue d'aronde et mi-bois à onglet - les versions à épaulement incliné et à face en onglet.

Le shiplap, l'assemblage à recouvrement des chants utilisé sur les planches de bardage, est un assemblage apparenté mais différent.

Un 2x4 mesure en réalité 1-1/2 sur 3-1/2 pouces à l'état sec (Wood Handbook de l'USDA, tableau 6-6) : tracez donc à partir des planches réelles, pas de la cote nominale.

• Choisissez l'orientation. En croisement à plat, chaque planche perd 3/4 de pouce de profondeur sur une entaille de 3-1/2 pouces de large. En croisement sur chant, chacune perd 1-3/4 pouce de profondeur sur une entaille de 1-1/2 pouce.
• Tracez les épaulements en posant la planche correspondante en travers et en marquant ses deux bords au couteau ou au crayon, puis reportez les lignes d'équerre sur le pourtour.
• Réglez la profondeur à exactement la moitié, depuis la même face de référence sur les deux pièces. Les deux règles de School of Woodwork : la profondeur de l'épaulement ne doit pas dépasser la moitié de l'épaisseur, et la longueur de la joue ne doit pas dépasser la largeur du bois.
• Coupez les épaulements à la profondeur, puis retirez les déchets. Scie sur table, scie à ruban ou scie égoïne conviennent toutes (School of Woodwork) ; avec une scie circulaire ou une égoïne, faites plusieurs traits de scie entre les épaulements et faites sauter les déchets au ciseau à bois.
• Arasez la joue au ciseau à bois ou à la guimbarde et faites un essai à blanc avant de coller.

Pour les 2x4 en extérieur, voir bois traité pour terrasses pour les fixations adaptées au bois traité.

School of Woodwork juge le mi-bois « pas particulièrement résistant » parce qu'il repose sur la surface de collage en bois de fil de la joue, tandis que Wikipédia, citant un test de Wood Magazine, affirme qu'un mi-bois collé fil sur fil compte parmi les assemblages les plus résistants au cisaillement, devant le tenon et mortaise. Les deux ont raison, pour des charges différentes :

• Cisaillement sur le plan de collage - résistant, car le bois de fil est collé sur du bois de fil.
• Déformation en parallélogramme - seuls les épaulements s'y opposent, c'est pourquoi Wikipédia suggère des tourillons ou des fixations mécaniques pour empêcher les pièces de pivoter.
• Flexion au niveau de l'assemblage - chaque pièce y est réduite à la moitié de son épaisseur.
• Mi-bois à onglet - Wikipédia le qualifie de version la plus faible, car l'onglet réduit la surface de collage.

C'est pourquoi School of Woodwork cite des usages légers - treillages, kumiko japonais, séparations de boîtes, cadres de portes légers et petits-bois de vitrage - et Wikipédia ajoute les cadres de meubles, les charpentes provisoires et certains travaux de charpente traditionnelle.