La construction de type « Poteau-Poutre » est une variante technique de la construction bois qui offre un style unique. Du moins pour ce qui nous concerne car le bois n’est pas le seul matériau adapté au procédé, loin de là. L’acier et le béton sont également de la partie et furent longtemps d’ailleurs, les seuls à proposer ces solutions.
Le développement du lamellé collé est venu changer la donne, penchons nous dessus.
Très développé en Allemagne et plus largement dans les pays scandinaves, le procédé s’installe progressivement en France. Audacieux, résolument moderne, le « poteau-poutre » ne laisse personne insensible. Certaines des plus belles architectures sont édifiées sur ce principe.
J’apprécie particulièrement le procédé alors je vous en parle, car c’est mon dossier du jour.
Avant propos
Système constructif du poteau poutre
La construction poteau-poutre est une méthode architecturale et structurelle vieille de plusieurs siècles, mais qui continue de nous émerveiller dans le secteur du bâtiment moderne. Elle est aujourd’hui maîtrisée grâce aux industriels de la filière bois et plus particulièrement : L’industrie du lamellé collé.
Elle repose sur l’utilisation de poteaux verticaux (pour supporter les charges) et de poutres horizontales (pour transmettre ces charges aux poteaux et aux fondations).
Le style est très épuré.
Ce système, simple en apparence, est d’une grande flexibilité et s’adapte à une variété de matériaux, de styles architecturaux, et d’exigences structurelles. Ce qui nous intéresse ici, c’est évidemment le bois !
Photo ci-dessus : Visite d’un chantier basé sur le système constructif du poteau poutre / Crédit photo : S.USTUN / Google Pixel 9 PRO.
Les 3 principaux types de construction bois : Rappel
Le poteau-poutre est une technique, tout autant qu’un style architectural. Lorsqu’on évoque le bois, 3 grandes familles de constructions se côtoient, il convient de ne pas faire l’amalgame entre chaque méthode. J’ai déjà longuement évoqué ces différentes techniques dans mes différents dossiers :
- La construction ossature bois (COB).
- Le madrier empilé (ou la fuste) : Lire mon article sur le madrier empilé.
- Le poteau-poutre.
- +1 : Le colombage dans une moindre mesure (désuet).
Certains puristes réunissent le colombage et la technique du poteau & poutres dans une même famille, ce qui se tient en soi. Mais l’appréhension du système constructif est cependant très différente. Je note très souvent ce rapport entre les deux procédés cependant rien ne les relie « dans les faits ».
Le colombage multiplie les montants en bois en jambages intermédiaires alors que le poteau poutre tend à les diminuer au maximum. Le style est résolument opposé.
Le madrier empilé ou la fuste utilisent la « masse » et l’enclavement par différentes techniques d’assemblage qui elles aussi, utilisent la masse. Le volume de bois est donc très important.
Le poteau poutre, c’est justement et très exactement l’inverse.
Si nous devions résumer, le poteau-poutre est le minimalisme absolu en terme de matériaux, dans notre cas : Le bois étudié, débité, et posé dans de fortes sections, mais en nombre réduit.
Il faut bien comprendre que cette technique ne tient que du fait de la grande stabilité dimensionnelle des matériaux utilisés. Aucun point de faiblesse ne peut être autorisé en poteau poutre.
Le poteau-poutre : Une maîtrise parfaite des matériaux
Ne construit pas en poteau poutre qui veut.
Je reviendrai plus particulièrement sur la technique du portique (voir mes photos) dans un dossier dédié car il y a fort à dire. C’est l’excellence de l’art.
Constructions POIROT : La maîtrise du poteau poutre
Opter pour ce système constructif c’est d’une part, vouloir minimiser les éléments structurels en réduisant leur nombre, et d’autre part créer de grands évidements (baies, espaces vitrés, etc.) pour créer un ensemble très « aérien ».
Je remercie Poirot Construction (à côté duquel j’avais exposé au salon du bois de Grenoble en 2009) et qui est un des rares à avoir assimilé la notion de poteau poutre dans son essence stricte. Je les félicite.
Voir les exemples chez Poirot.
En outre, c’est au cœur de ce système constructif que nous retrouvons la technique singulière de la « moise », et c’est également le procédé qui optimise le mieux les connecteurs métalliques et autres assemblages.
Autoconstruction : Le procédé à la traîne
Ceci explique donc cela.
Du fait de la grande technicité du système constructif, peu d’autoconstructeurs se lancent dans ce challenge. Ici, il n’est pas nécessaire de préciser que tout manquement technique (ou de conception) peut être une véritable catastrophe.
En outre, la nécessité de recourir à des engins de levages vient réduire encore plus le panel des prétendants.
La complexité des connecteurs, la difficulté de dimensionner les matériaux, et la nécessaire confiance en l’ouvrage rebutent la plus part des prétendants. Le poteau poutre, c’est de l’ingénierie, pas du bricolage.
Description technique de la construction poteau-poutre
Principe fondamental et notions élémentaires.
Le système poteau-poutre repose sur deux éléments principaux :
- Poteaux : Ils supportent les charges verticales de la structure (poids propre, charges d’exploitation, etc.).
- Poutres : Elles transfèrent les charges de la structure (toit, plancher, etc.) vers les poteaux.
On libère les voiles de contreventements. On ouvre grand.
Ce principe permet une conception modulaire et une grande souplesse dans la répartition des charges et des espaces. Attention cependant, ici la rareté du bois (en terme structurel) oblige à de fortes sections d’une part, une étude sérieuse d’autre part, et des bois stables.
Peu de poutres = un dimensionnement sans faille !
Cette technique n’est donc (malheureusement) pas recommandée pour les autoconstructeurs. Passage par un bureau d’étude obligatoire, et assemblage par de véritables charpentiers de métier.
Lire l’article de la SAMSE sur la technique du poteau-poutre.
Matériaux utilisés
Les matériaux principaux utilisés dans la construction poteau-poutre incluent tous les types de structures. Cette technique, je le rappelle, ne concerne pas exclusivement le bois. Acier, Béton, Bois : Tout y passe. Par ailleurs, la mixité de matériaux est souvent de mise dans ce procédé.
Le bois :
Utilisé dans les maisons traditionnelles et les constructions écologiques.
- Avantages : Durabilité, flexibilité, esthétique, et faible empreinte carbone.
- Exemples : Lamellé-collé, CLT (Cross-Laminated Timber).
L’acier :
- Utilisé pour les structures industrielles et commerciales modernes.
- Avantages : Haute résistance, longue portée, rapidité de montage.
- Exemples : Profilés H ou I.
Le béton armé :
- Très utilisé dans les immeubles résidentiels et commerciaux.
- Avantages : Résistance au feu, durabilité, capacité à supporter des charges importantes.
Les matériaux composites :
- Combinaisons de bois, métal et béton.
- Avantages : Adaptabilité aux besoins spécifiques.
Structure et conception
Il existe de nombreux ouvrages qui traitent de la construction sur le modèle du poteau poutre. Je proposerai seulement les plus répandus ici :
- Les portiques.
- Les poutres droites.
Disposition des poteaux et poutres :
Les poteaux sont disposés à intervalles réguliers, souvent selon une grille (ex : 4×4 m ou 6×6 m).
- Portée libre : Permet de libérer l’espace intérieur en minimisant les murs porteurs.
- Raccordements : Utilisation de connecteurs métalliques, chevilles ou soudures pour assurer la jonction.
Charges et efforts :
- Charges permanentes : Poids de la structure elle-même.
- Charges d’exploitation : Meubles, équipements, occupants.
- Charges climatiques : Neige, vent, tremblements de terre.
Avantages structurels
Flexibilité architecturale :
- Création d’espaces ouverts et lumineux.
- Adaptabilité à différents styles et besoins.
Rapidité d’exécution :
- Assemblage rapide, notamment avec des structures préfabriquées.
Efficacité structurelle :
- Bonne répartition des charges.
- Optimisation des matériaux.
Applications modernes de la construction Poteau-poutre
Résidentiel
Les maisons contemporaines en poteau-poutre utilisent souvent le bois pour son esthétique et son faible impact environnemental. Ces structures permettent des façades vitrées et des espaces ouverts. Nous parlons évidement du lamellé collé principalement.
Chalets de type « poteau poutre »
Très répandu en Allemagne, je me suis émerveillé à voir de nombreuses constructions de ce type chez nos voisins. Peu répandu en France, malheureusement.
Le groupe Dunoyer propose une belle maîtrise du procédé. Je vous invite à visiter leur site.
Commercial et industriel
Les entrepôts, centres commerciaux et usines utilisent fréquemment des structures poteau-poutre en acier ou en béton armé pour maximiser la portée et minimiser les coûts. D’ailleurs, il n’est pas rare de voir le procédé se développer également dans le monde agricole, remplaçant peu à peu l’acier (historique) par le bois.
Je vous laisse admirer le procédé (voir mes photos) mais je vous invite également à lever les yeux lorsque vous êtes dans un centre commercial. Il n’est pas rare de distinguer, très discrètes, d’immenses pannes en lamellé collé dont le franchissement laisse rêveur tout charpentier qui se respecte !
Infrastructures publiques
Les stades, halls d’exposition, et bâtiments publics adoptent cette méthode pour sa durabilité et sa capacité à couvrir de grandes surfaces.
Techniques modernes et innovations
Préfabrication :
La préfabrication des éléments poteaux et poutres en usine réduit les délais de construction sur site.
Connexions avancées :
L’intégration de connecteurs métalliques haute performance assure des jonctions robustes tout en accélérant le montage.
Approches durables :
- Matériaux écologiques : Utilisation de bois certifié ou d’aciers recyclés.
- Énergie intégrée : Panneaux photovoltaïques intégrés dans les structures.
Modélisation numérique
L’utilisation de logiciels BIM (Building Information Modeling) permet d’optimiser la conception et de prévoir les comportements structurels. Nous avons assez peu d’informations sur Revit par exemple, mais il semble qu’Archicad dispose d’un module « Poteau-poutre » dédié.
Consulter la page « docs » de Graphisoft sur le sujet BIM et la modélisation des poteaux et poutres.
Normes et réglementations
Sécurité structurelle :
Les constructions poteau-poutre doivent respecter les normes locales :
- Résistance aux charges sismiques et climatiques.
- Résistance au feu (surtout pour le bois).
- Efforts appliqués aux éléments de structures.
Certifications environnementales :
Les bâtiments utilisant cette technique peuvent obtenir des certifications comme LEED ou HQE.
Historique de la construction poteau-poutre
Les origines
Le système poteau-poutre remonte à l’Antiquité. Les premières formes sont observées dans les constructions en bois des civilisations mésopotamiennes et égyptiennes, où des colonnes rudimentaires soutenaient des linteaux en pierre ou en bois.
L’architecture grecque, notamment avec ses temples, a perfectionné cette méthode, utilisant des colonnes (poteaux) et des architraves (poutres horizontales).
En Asie, particulièrement en Chine et au Japon, le système poteau-poutre en bois a été raffiné et standardisé.
La tradition japonaise, par exemple, intègre des techniques anti-sismiques basées sur la flexibilité naturelle du bois.
Moyen Âge et renaissance
Durant le Moyen Âge en Europe, le système poteau-poutre a évolué avec le développement de la charpenterie.
Les maisons à colombages sont un excellent exemple de cette technique, où un cadre en bois (poteaux et poutres) est rempli de torchis ou de briques.
Pendant la Renaissance, l’utilisation de la pierre et du marbre a permis des avancées dans la charge supportée par les poteaux, ouvrant la voie à des édifices plus grands et plus complexes.
Révolution industrielle
Avec l’essor du fer et de l’acier au XIXe siècle, la méthode poteau-poutre a été adoptée pour les grandes structures industrielles et commerciales.
Les poutres métalliques ont remplacé le bois, permettant des portées plus longues et des structures plus légères.
Études de cas
Le stade Allianz Arena (Munich, Allemagne) : Évidemment !
Structure en acier utilisant des principes poteau-poutre pour supporter la toiture et les gradins.
L’International House (Sydney, Australie) :
Bâtiment entièrement en poteau-poutre bois, avec un accent sur la durabilité.
Conclusion
La construction bois de type poteau-poutre, ancrée dans l’histoire, reste une méthode moderne, efficace et versatile. Grâce à l’évolution des matériaux et des techniques, elle continue d’être un choix privilégié pour les architectes et ingénieurs, et les constructeurs.
Merci pour vos lectures et bon chantier.
Serge USTUN. Crédit photo de couverture : S.USTUN / Google Pixel 9 Pro.
