Charpente

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Dessin d'une ferme de charpente traditionnelle Détail d'une ferme de charpente traditionnelle Association du bois et du métal forgé Charpente complexe d'une halle aux grains (Aire-sur-Adour, France) Charpente médiévale d'une maison du XIVe siècle qui faisait autrefois face au flanc sud du chœur de la cathédrale de Chartres, dessinée par Viollet-le-Duc Une charpente est un assemblage de pièces de bois ou de métal, servant à soutenir ou couvrir des constructions et fa
Charpente

Dessin d'une ferme de charpente traditionnelle Détail d'une ferme de charpente traditionnelle Association du bois et du métal forgé Charpente complexe d'une halle aux grains (Aire-sur-Adour, France) Charpente médiévale d'une maison du XIVe siècle qui faisait autrefois face au flanc sud du chœur de la cathédrale de Chartres, dessinée par Viollet-le-Duc Une charpente est un assemblage de pièces de bois ou de métal, servant à soutenir ou couvrir des constructions et faisant partie de la toiture. Exemple : poteau métallique, poutre en bois... On désigne souvent par charpente, l'ossature qui reprend le poids de la couverture ainsi que les charges verticales (c’est-à-dire les forces verticales s'exerçant sur la charpente) telles que les surcharges climatiques, les charges d'exploitation... C'est le charpentier qui est chargé de la mise en place d'une charpente. La Charpenterie désigne :
- l'art du charpentier
- Le chantier de charpente

Les bois de charpente

Les essences de bois utilisées en charpenterie sont le chêne, le châtaignier, l'épicéa, le pin, le sapin le peuplier tremble, le mélèze et l'orme. Les arbres au feuillage caduc doivent être abattus en hiver pour être hors-sève. Les résineux peuvent être coupés toute l'année. Lorsque les branches de l'arbre sont coupées, on obtient une grume nette, de la taille de l'arbre. Cette opération s'appelle le façonnage. La grume est ensuite coupée dans sa longueur en différentes parties appelées billes. Les billes sont ensuite débitées dans une scierie. En fonction du diamètre de la bille et de la qualité de son bois, le bois sera utilisé soit pour la charpenterie, soit pour la menuiserie, soit pour l'ébénisterie. La bille de pied est la partie de la grume allant du pied de l'arbre jusqu'aux premières branches.

Constitution d'une charpente

Charpente de toiture

Elle est constituée de fermes, de pannes et de chevrons (toutes ces pièces sont en bois ou en acier). La ferme constitue l'élément essentiel d'un comble d'une toiture. C'est elle qui transmet le poids général de la couverture aux porteurs verticaux (murs, poteaux...). Elle peut reposer sur des poteaux, sur les murs porteurs, parfois sur la panne sablière. Les pannes sont les éléments de liaison entre les fermes. Il existe 3 types de pannes : la sablière, posée sur les murs ; les pannes ventrières positionnées en milieu de pan de toit et la panne faîtière, en haut de toit appelé le faîtage. C'est par elles que transitent les charges des chevrons vers les fermes. Entraxe : 2 à 3 m, section de 6, 3 × 17, 5 à 10 × 25 cm. Un chevron répartit le poids de la toiture sur les pannes. Il est disposé dans le sens de la pente avec un entraxe (distance d'axe en axe) de 50 à 60 cm maximum, suivant le type de couverture. Les sections classiques sont de 11 x 8 cm, 9 x 6 cm et 5 x 4, 5 cm (hauteur X largeur). Les combles sont protégés des déformations dues à diverses contraintes, permanentes ou occasionnelles, par diverses pièces de "contreventement". Ainsi, la ferme peut être plus ou moins compliquée par pièces appelées dans les charpentes en bois des "aiguilles" (par exemple des "poinçons"), "contrefiches", "jambes de forces", "blochets", etc. Dans le sens longitudinal, les fermes sont "contreventées" par diverses pièces qui les relient entre elles obliquement ou qui les relient aux pannes, ou relient encore les pannes entre elles. La précision des assemblages joue un rôle déterminant dans la charpente, les pratiques traditionnelles exigeantes sont aujourd'hui remplacées par différentes techniques. Ceci est le cas en France de la charpente en bois contemporaine à tendance traditionnelle. Historiquement, les charpentes de bois étaient constituées dans certaines régions de "chevrons formant ferme", autrement dit de petites fermes constituées à chaque paire de chevrons, ne demandant pas des pièces de section trop importante. Dans ce cas, les paires de ces "chevrons-arbalétriers" peuvent être plus espacées. Cette disposition, qui a pratiquement cessé en France à la fin du Moyen Âge, a perduré jusqu'au vingtième siècle en Europe Centrale, et aboutit à la charpente contemporaine de "fermettes", constituée sur le même principe mais avec des pièces de plus faible épaisseur et des assemblages industriels. Une charpente est la plupart du temps conçue sur CAO et quelques fois sur papier. Le dessin de la charpente généralement réalisé au 1/10 est appelé épure. Il permet de retrouver les assemblages nécessaires ainsi que les cotes des pièces à réaliser.

Autres types de charpente

Il faut citer la charpente à pans de bois qui est une structure ponctuelle verticale, la charpente des planchers, ainsi que les murs massifs constitués soit de pièces d'empilage, soit (dans quelques pays nordiques) de pièces verticales juxtaposées. En Europe centrale, il existe des planchers massifs de bois, faits de pièces horizontales juxtaposées. Les manières de construire diffèrent souvent d'un pays à l'autre, parfois d'une région à l'autre. En France, la terminologie peut différer d'une région à l'autre, ce qui compromet la validité de certaines entrées de dictionnaire, lesquels gardent toujours une valeur de référence. Les Compagnons du Tour de France ont consacré plusieurs volumes de leur Encyclopédie des Métiers à la charpenterie, ce qui constitue une source exceptionnelle, mais elle témoigne de la difficulté de désigner un terme "français" de charpente, lorsqu'il en existe tant (comparer le vocabulaire et les articles de cet ouvrage). Plus ancien, le Dictionnaire pratique de menuiserie, ébénisterie, charpente de J.-Justin Storck, édité par feuillets jusqu'au début du vingtième siècle et aujourd'hui réédité, donne aussi des indications précieuses sur les méthodes traditionnelles et fournit un point de vue sur la terminologie. Hors des ouvrages du bâtiment conçus pour être les plus durables, il faut citer ceux qui interviennent de manière provisoire, même s'ils persistent. La charpente de chantier comprend les cintres et coffrages, étaiements et échafaudages. Pour sortir complètement du bâtiment, des ponts, barrages et autres ouvrages d'art peuvent être construits en bois. La charpenterie de marine, enfin, constitue une discipline distincte. La charpente est, par définition, une ossature porteuse ponctuelle, par opposition à la structure linéaire que constitue un mur continu. Elle peut être en bois ou métallique, mais aussi en béton armé. Dans ce dernier cas, et bien que cela corresponde à la définition d'une charpente, il est plus usuel de parler d'une "ossature en béton armé". La charpente métallique concurrence la charpente en bois dans presque tous les domaines. Les différences de comportement entre les deux matériaux décident en général du choix, ainsi que les prix.

Charpente industrielle

Les fermettes peuvent être considérées comme des chevrons renforcés par triangulation. Elles sont fabriquées généralement avec des pièces de bois en 36 mm d'épaisseur (1'1/2) et assemblées à aide de connecteurs métalliques. Ce type de charpente consiste à transmettre les charges de toiture aux murs porteurs par l'intermédiaire de fermes disposées tous les 60 ou 90 cm environ. L'élancement: rapport entre la hauteur et l'épaisseur de la ferme étant très grand, cela impose de stabiliser les fermes par un sous-système de barres perpendiculaire appelé contreventement et anti-flambage. La pose d'une charpente industrialisée requiert très peu de temps. Les avantages de ce type de charpente sont: le faible coût et un très bon rapport résistance/légèreté. Ces structures sont utilisées aussi utilisé en dehors de la toiture pour, par exemple les coffrages de béton, les échafaudages ainsi que des ouvrages provisoires de support de projets industriels. Les profils et formes sont presque infinis, ce qui permet d'obtenir des toits très variés. Pour la construction d'habitation, les portées sont comprises entre 8 et 15m. Des portées de 25 m peuvent-être atteintes pour les bâtiments agricoles ou industriels en utilisant des sections de bois plus importantes, cela implique des techniques d’assemblage spécifiques.

Charpentes en lamellé-collé

Cette technique consiste à reconstituer des équarrissages à partir de lamelle de bois de faible section, collées entre elles. Le domaine d'application comprend les :
- bâtiments à usage public,
- bâtiments de grande portée,
- milieux agressifs (chimique, teinturier, stockage céréalier, piscines...) Du fait d'une combustion assez faible, et constante (~2cm/½heure), les structures en bois lamellé-collé ont une grande résistance au feu. Enfin, il est à savoir que les arcs de ces charpentes sont élaborés par collage à contrefil et contre-cœur de pièces de bois, de façon à répartir le travail du lamellé-collé sur toute la pièce.

L'étude des forces sur une charpente

On peut définir 4 efforts pouvant s'exercer sur une pièce de bois d'une charpente: la flexion, le flambage, la traction et la compression. La flexion s'exerce sur des pièces de bois généralement horizontale tel le solivage, les pannes mais aussi sur les chevrons. Définition: c'est le passage de l'état rectiligne à l'état de courbe ce qui donne naissance à une flèche sur une pièce horizontale. Le flambage est une flexion dû à la compression d'une pièce longue (ex: poteau, arbaletrier). La traction tend vers un allongement des pièces alors que la compression tend vers un racourcissement. Il faut surtout noter dans la conception d'une charpente et notamment d'une ferme que le poinçon ne doit supporter aucun effort.

Voir aussi

- Contreventement

Termes utilisés en charpente

::Aisselier ::Arbalétrier ou poutre ::Arêtier ::Blochet ::Charpente à Cruck ::Chevêtre ::Chevron ou faux comble ::Comble (architecture) ::Comble à surcroît ::Comble brisé dit à la Mansart ::Contrefiche ::Coyer ::Coyau ::Dé ::Échantignole ::Enrayure ::Entrait moisé ::Entrait ou Tirant ::Entrait retroussé ou faux entrait ::Faîtage ::Faîte ::Faux-entrait ::Ferme ::Ferme à une pente ou appentis ::Gousset ::Hourdis ::Jambe de force ::Jambe de force moisée ::Jambette ::Lien de faîtage ::Lierne ou sous faîte ::Linçoir ::Moise ::Noue ::Panne ::Panne faîtière ::Panne sablière ::Pignon ::Poinçon ::Portée ::Poutre ::Sablière ::Solive ::Solive boiteuse ::Solive d'enchevêtrure ::Sous faîte ::Trémie ::Volige

Bibliographie

-Eugène Viollet-le-Duc, Dictionnaire raisonné de l'architecture française du XIe au XVIe siècle - Tome 3, Charpente
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-
- Frédéric Epaud, De la charpente romane à la charpente gothique en Normandie, CRAHM, 2007
- Catégorie:Construction Catégorie:Bois Catégorie:Techniques et sciences appliquées de:Gebälk es:Armadura (madera) it:Capriata
Sujets connexes
Aisselier   Arbalétrier (charpente)   Arêtier   Bille   Blochet   Bois   Caduc   Charpente à Cruck   Charpentier   Chartres   Chevron   Châtaignier   Chêne   Comble   Comble (architecture)   Connecteur métallique   Construction   Contrefiche   Contreventement   Couverture (charpenterie)     Entrait   Eugène Viollet-le-Duc   Façonnage   Faîtage   Faîte   Ferme (charpente)   Flambage   François Mansart   Gousset   Grume   Hourdis   Lierne   Menuiserie   Moise (charpente)   Mélèze   Métal   Noue   Orme   Panne (charpente)   Pignon (architecture)   Pin (plante)   Poinçon   Poutre   Sablière   Sapin   Scierie   Solive   Triangulation   Trémie   Volige  
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