Tenon et mortaise : résistance, types et traçage

Un assemblage à tenon et mortaise relie une traverse à un montant en taillant une languette au bout de la traverse et un logement correspondant dans la face du montant. C'est l'assemblage de cadre par défaut parce qu'il règle directement le problème du fil : au lieu de coller le bois de bout de la traverse sur la face du montant, les joues du tenon présentent du bois de fil au bois de fil des parois de la mortaise, et c'est ce collage-là que la colle à bois tient vraiment.

Le Wood Handbook range le tenon-mortaise parmi les liaisons solides bois de bout sur bois de fil précisément pour cette raison, aux côtés des tourillons et des feuillures, et énonce la règle sous-jacente : concevoir l'assemblage avec des surfaces imbriquées pour que le bois de fil se colle au bois de fil, et augmenter la surface de l'assemblage pour offrir davantage de joint de colle afin de transmettre les efforts.

Les essais publiés permettent de vérifier cette réputation. Matthias Wandel, de Woodgears, a fixé des traverses dans des montants et les a chargées à 20 cm jusqu'à la rupture. Les traverses mesuraient 6 x 1,7 cm, les montants 3,5 x 3,5 cm, les tenons 10 mm d'épaisseur, 27 mm de profondeur et 55 mm de largeur, collés à la colle vinylique jaune.

Dans l'épicéa, les assemblages à tenon et mortaise ont cédé à 170, 175, 140, 180, 185 et 190 lb, soit 172 lb en moyenne, contre 120, 140 et 145 lb pour les assemblages à tourillons, soit 135 lb en moyenne. Dans l'érable, le même assemblage a atteint 300 et 270 lb, les tourillons 230 et 245 lb. Le tenon-mortaise l'emporte donc, mais d'environ 25 %, pas avec l'écart que suggère sa réputation. En fendant ensuite les pièces assemblées, on a trouvé des fibres du montant collées aux tenons : c'est le bois qui a cédé, pas la colle.

L'autre constat est plus utile à l'atelier : des tenons allant du serré au maillet à quelques millièmes de pouce de jeu n'ont montré aucune différence de résistance détectable, tant que la colle était présente partout dans l'assemblage.

Les menuisiers égyptiens maîtrisaient l'assemblage dès la Ire dynastie et en avaient déjà décliné plusieurs formes. Une étude publiée sur leurs techniques distingue les principales.

• Tenon et mortaise borgnes - la mortaise ne traverse pas et le tenon est plus court que la pièce, si bien que rien n'est visible. Utilisé pour les tabourets et les cadres simples, parfois bloqué par un tourillon traversant la face jusque dans la joue du tenon.
• Tenon et mortaise traversants - le tenon traverse entièrement et reste visible de l'autre côté. Utilisé dans les cadres de lit dès l'Ancien Empire ; l'étude cite un cadre de Saqqarah, numéro d'inventaire 480.
• Tenon et mortaise verrouillés ou chevillés à tenon rapporté - deux mortaises taillées dans les chants de deux planches, un tenon rectangulaire séparé inséré dans les deux, puis bloqué en enfonçant un tourillon à travers des trous percés dans la paroi de la mortaise et le tenon. Très utilisé en construction navale, en statuaire et pour les cercueils.
• Enfourchement - l'étude le décrit comme similaire, sauf que la mortaise et le tenon sont taillés sur toute la largeur de la pièce portant le tenon.

L'assemblage moderne à tenon rapporté reprend l'idée de la troisième forme : un tenon séparé dans deux mortaises.

D'abord les proportions. Un tenon d'environ un tiers de l'épaisseur de la traverse est le point de départ habituel, car il laisse des parois de mortaise assez solides pour ne pas éclater et un tenon assez épais pour ne pas casser. La profondeur compte plus que ne le pensent la plupart des débutants - les tenons des essais ci-dessus entraient de 27 mm dans un montant de 35 mm - et la largeur est ce qui travaille le plus, puisque la surface de collage augmente en proportion directe.

Ensuite l'ordre des opérations. Taillez d'abord la mortaise et ajustez le tenon à celle-ci, car une mortaise se reprend difficilement alors qu'un tenon se pare facilement. Prenez toutes les mesures depuis la face de parement des deux pièces pour que toute erreur se retrouve à l'intérieur. Gardez des épaulements d'équerre et en contact sur toute leur surface ; c'est l'épaulement, pas la joue, qui empêche la traverse de pivoter.

Encollez à la fois la mortaise et le tenon. Le Wood Handbook note que les surfaces de bois de bout sont plusieurs fois plus poreuses que les surfaces radiales ou tangentielles et que la surpénétration de la colle laisse des vides dans le joint de colle : un mince filet de colle d'un seul côté est ici une fausse économie.

Utilisez des tourillons quand la rapidité compte plus que les derniers 25 % de résistance et que vous disposez d'un gabarit qui positionne avec précision ; l'écart publié entre les deux assemblages est réel mais faible. Utilisez une vis de poche pour les cadres de façade, les gabarits et le mobilier d'atelier, en acceptant que ces mêmes essais aient montré que les assemblages vissés fléchissent fortement avant de finir par rompre. Utilisez un assemblage à mi-bois lorsque les deux pièces peuvent se chevaucher au lieu de se rencontrer bout contre face, car toute la liaison devient alors bois de fil contre bois de fil.

Et gardez en tête l'avertissement du Wood Handbook pour toute cette famille : comme le bois gonfle bien plus en travers du fil que dans sa longueur, les variations d'humidité créent de fortes contraintes internes dans les assemblages bois de bout sur bois de fil, qu'il faut donc protéger des variations d'humidité en service. Une chaise installée à côté d'un radiateur lutte contre ses propres assemblages.