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Quelques rappels :

Une charpente est un assemblage de pièces de bois et/ou de métal, servant à soutenir ou couvrir des constructions et faisant partie de la toiture.

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 (neige), les charges d'exploitation…

C'est le charpentier qui est chargé de la mise en place d'une charpente.

Les essences de bois utilisées en charpenterie sont le chêne, le châtaignier, l'épicéa, le pin, le peuplier tremble, le mélèze et l'orme.

Constitution d'une charpente

Charpente de toiture

La charpente de toiture est constituée de différentes pièces 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 1/10e,ou en taille réel, 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.

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 également utilisées 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 15 m. 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 vitesse de combustion assez lente et constante (~2 cm/½h), 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.

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