Types d'assemblages bois : rôle et principe de chacun

La colle à bois assemble presque parfaitement le bois de fil au bois de fil, et presque pas le bois de bout. Le Forest Products Laboratory de l'USDA le chiffre : même avec des techniques particulières, les assemblages bout à bout n'atteignent qu'environ 25 % de la résistance à la traction du bois parallèlement au fil, car la colle pénètre excessivement dans les lumens ouverts du bois de bout et laisse des vides dans le joint de colle.

L'assemblage n'est donc pas décoratif. Le Wood Handbook énonce directement la règle de conception : il faut concevoir ces assemblages avec des surfaces imbriquées pour que le bois de fil d'une pièce se colle au bois de fil de la pièce voisine, et augmenter la surface de l'assemblage aide en offrant davantage de joint de colle pour transmettre les efforts. Chaque assemblage ci-dessous est une façon différente d'obéir à cette seule règle.

C'est la famille des angles et des traverses : le bout d'une planche rencontre la face ou le chant d'une autre. Le Wood Handbook illustre ce groupe avec l'assemblage à plat, d'onglet, à tourillons, à tenon et mortaise, à rainure, languette et feuillure, à enfourchement ou coin verrouillé, à queue d'aronde, à tasseau et à rainure et languette.

• [Tenon et mortaise](/lookup/wood-guides/mortise-and-tenon-joint) - une languette dans un logement. L'assemblage de référence pour les chaises, les tables et les portes.
• Tourillon - des tenons rapportés ronds. Plus rapide à réaliser, mesurablement moins résistant.
• [Queue d'aronde](/lookup/wood-guides/dovetail-joint) - des queues et des tenons inclinés qui résistent mécaniquement à l'arrachement dans une direction, avec ou sans colle.
• [Rainure](/lookup/wood-guides/dado-joint) et feuillure - une tranchée ou un chant en escalier qui positionne une étagère ou un côté de caisson et ajoute du contact bois de fil.
• Onglet - une coupe à 45 degrés qui masque le bois de bout mais n'a presque aucune résistance à elle seule ; on la renforce donc normalement par une fausse languette, des clés ou un autre renfort.

Le Wood Handbook ajoute un avertissement valable pour tous : 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.

La seconde famille assemble bout à bout. Le Wood Handbook l'illustre avec l'assemblage bout à bout, l'enture simple en biseau, l'aboutage structurel à entures multiples verticales, l'aboutage structurel à entures multiples horizontales et l'aboutage non structurel à entures multiples - et il est catégorique : un simple assemblage bout à bout est pratiquement impossible à rendre assez résistant pour un usage courant avec un collage classique.

La solution est géométrique. Pour approcher la résistance à la traction du bois massif sans défaut, une enture en biseau ou un aboutage à entures multiples doit avoir une surface au moins dix fois supérieure à la section de la pièce, car le bois est environ dix fois plus résistant en traction qu'en cisaillement. Les assemblages taillés avec une pente de 1 sur 12 ou plus faible offrent la meilleure résistance ; pour les entures en biseau et les aboutages à entures multiples du contreplaqué, une pente de 1 sur 8 est courante pour les produits de structure. Une enture en biseau, un aboutage à entures multiples ou un assemblage à mi-bois bien fabriqué en bois de bout peut atteindre jusqu'à 90 % de la résistance à la traction du bois sans défaut, même si son nombre de cycles avant rupture sous charges répétées est souvent plus faible.

Matthias Wandel, de Woodgears, a construit un banc d'essai pour casser des assemblages à l'échelle d'une chaise et a publié les chiffres. Les traverses de 6 x 1,7 cm entraient dans un montant de 3,5 x 3,5 cm, avec des tenons de 10 mm d'épaisseur, 27 mm de profondeur et 55 mm de largeur, assemblés à la colle vinylique jaune, la charge étant appliquée à 20 cm du montant.

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 ; les assemblages à tourillons ont cédé à 120, 140 et 145 lb, soit 135 lb en moyenne ; les assemblages par vis de poche ont cédé à 115, 110 et 140 lb. Dans l'érable, le tenon-mortaise a atteint 300 et 270 lb, les tourillons 230 et 245 lb, et un assemblage par vis de poche 220 lb.

Deux enseignements restent valables. Le tenon-mortaise ne bat les tourillons que d'environ 25 %, pas avec l'écart que suggère la tradition. Et l'ajustement du tenon, du serré au maillet au légèrement lâche, n'a fait aucune différence détectable tant que la colle atteignait toutes les surfaces - ce qui rejoint le Wood Handbook : c'est le joint de colle, et non le frottement, qui reprend la charge.

• Cadres de chaises et de tables, portes : tenon et mortaise. La plus forte résistance mesurée dans l'essai traverse-montant et l'assemblage le plus éprouvé dans le temps.
• Façades de tiroirs et angles de coffrets soignés : queue d'aronde, pour sa résistance mécanique à l'arrachement et sa grande surface de collage.
• Angles simples de boîtes et de tiroirs taillés à la machine : assemblage à entures droites, qui échange l'angle de la queue d'aronde contre bien plus de surfaces de collage.
• Étagères dans un caisson, fonds de meubles : rainure et feuillure, qui positionnent la pièce et empêchent le caisson de se déformer.
• Mobilier d'atelier, gabarits, cadres de façade, tout ce que vous pourriez démonter : vis de poche ou assemblage à mi-bois.
• Rallonger une planche : enture en biseau ou aboutage à entures multiples, jamais un simple bout à bout.

Si aucun ne convient, demandez-vous quelles surfaces de fil l'assemblage demande à la colle de tenir, puis revoyez la conception jusqu'à obtenir bois de fil contre bois de fil.

Les listes de « 12 types » ou « 15 types » d'assemblages bois puisent dans le même réservoir. Le voici, avec une ligne pour chacun, d'après l'article de Wikipédia sur les assemblages en menuiserie et l'entreprise de menuiserie britannique JCM Contracts.

• Bout à bout - une pièce aboutée contre une autre ; l'assemblage le plus simple et le plus faible.
• Onglet - les deux pièces biseautées, généralement à 45 degrés, pour se rejoindre à 90 degrés ; utilisé pour les cadres et les angles visibles.
• Tourillons - un assemblage bout à bout renforcé par des tourillons.
• Lamelles - une lamelle de bois ovale collée dans des fentes en croissant correspondantes, taillées avec une petite lame circulaire ; sert surtout à aligner les assemblages chant contre chant.
• Vis de poche (pocket hole) - une vis enfoncée en biais, généralement à environ 15 degrés, d'une pièce dans l'autre. Vis de poche
• Feuillure - un décrochement taillé le long d'un bord, dans lequel vient se loger une autre pièce ; pour les fonds, les vitres et les panneaux.
• Rainure transversale (dado) - une rainure en travers du fil dans laquelle se loge une autre pièce. Rainure transversale
• Rainure et languette - une languette sur un chant s'emboîte dans la rainure de la planche suivante ; parquets et lambris.
• Recouvrement et mi-bois - une pièce posée sur l'autre, la moitié de l'épaisseur étant retirée de chacune dans un mi-bois. Assemblage à mi-bois
• Enfourchement - un tenon et mortaise ouvert, fourchu d'un côté.
• Queues droites (entures multiples) - des doigts carrés entrecroisés dans un angle. Queues droites
• Queue d'aronde - des tenons et des queues en biais qui résistent à l'arrachement. Queue d'aronde
• Tenon et mortaise - un tenon ajusté dans un trou taillé pour lui. Tenon et mortaise
• Enture - des coupes en biseau qui joignent deux pièces bout à bout.

Ils remplissent trois fonctions. La plupart relient l'extrémité d'une pièce au chant ou à la face d'une autre ; rainure et languette et lamelles relient surtout des planches chant contre chant ; et l'enture, comme l'enture multiple structurelle de la section précédente, allonge une planche bout à bout.

L'article de Wikipédia sur les assemblages en menuiserie note que certains assemblages font appel à des fixations mécaniques, des ligatures ou des adhésifs, tandis que d'autres n'utilisent que le bois. En pratique, chaque assemblage de cette page repose sur un ou plusieurs de ces trois éléments :

• La colle sur bois de fil - la principale méthode en ameublement, et la raison d'être des formes emboîtées ; la règle du Wood Handbook est de présenter le fil de chant contre le fil de chant et d'augmenter la surface encollée.
• Les pièces rapportées - tourillons, lamelles et fausses languettes ajoutent surface de collage et alignement à un simple assemblage bout à bout ou à onglet.
• Fixations mécaniques et verrous en bois - vis dans les trous de poche, boulons dans les cadres de lit, chevilles ou coins en bois traversant un tenon : ils tiennent sans dépendre de la colle et permettent de démonter l'assemblage ou de résister à une défaillance de la colle.

Aucune norme ne mesure la difficulté : jugez-la donc au nombre de surfaces qui doivent s'ajuster en même temps et au fait qu'elles soient taillées à la main ou non. Selon ce critère, la queue d'aronde taillée à la main est l'assemblage courant le plus exigeant - chaque tenon et chaque queue doivent correspondre à leur partenaire, et une queue d'aronde à recouvrement ajoute un logement qu'on ne peut ni voir ni ajuster de l'extérieur. Viennent ensuite les tenons et mortaises inclinés ou à double angle, comme sur les chaises à pieds évasés, car la mortaise et les épaulements du tenon doivent concorder selon deux angles à la fois. Les assemblages bout à bout, par vis de poche et à lamelles sont les plus faciles, car un gabarit ou une machine fixe la géométrie.