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Charpente traditionnelle

Principes

La charpente dite traditionnelle est constituée de fermes, de pannes et de chevrons. Une ferme est composée par l'assemblage de plusieurs pièces de bois massif. Les arbalétriers, l’entrait et le poinçon forment le réseau principal tandis que les contre-fiches, les jambes de force, les diagonales et les potelets forment le réseau secondaire d'une ferme.
Les assemblages des parties constitutives de la ferme se font par embrèvement, par boulon ou par clouage.
Chaque ferme reporte une charge concentrée importante sur les infrastructures qu'il est nécessaire de prévoir. La ferme traditionnelle est une solution appréciable lorsque la charpente comporte d'importantes pénétrations (cheminées, cages d'escalier au niveau du plancher, lucarnes) ou des raccords (noues, arêtiers...).

Du fait de l'utilisation de fortes sections, la ferme offre une bonne tenue au feu. Elle peut donc s'exposer et participer à la qualification de l'espace. On cherche à écarter les fermes au maximum sans le faire au détriment des pannes et des solives (en cas de plancher) qu'elles supportent.

La ferme traditionnelle étant placée dans un plan vertical, elle doit être contreventée lors de sa mise en œuvre. On utilise pour cela des liens disposés dans le plan du faîtage.

 

 

Matériaux

 

Qualité

Les fermes et les pannes sont le plus souvent fabriquées à partir des résineux suivants : épicéa, sapin, douglas, pin maritime, pin sylvestre.
Leur forte épaisseur n’oblige pas à utiliser des bois présentant de très grandes caractéristiques mécaniques sauf pour les très grandes portées. Lorsqu’ils sont cachés, les bois n’offrent pas de contraintes visuelles. Par contre les charpentes apparentes doivent faire l’objet d’un plus grand soin d’aspect.

 

Humidité

Mis en œuvre dans une ambiance non chauffée, les bois doivent avoir un taux d’humidité voisin de 15% sans excéder 22%. Si les fermes doivent être apparentes dans un local chauffé, le taux d’humidité ne devra pas dépasser 12%.

 

Risques biologiques

Abritées et ventilées, les fermes ne présentent pas d’autres risques biologiques que ceux qui sont liés aux insectes. Les bois doivent présenter une durabilité naturelle ou conférée correspondant à la classe de risque 2, le transport, le stockage ou le chantier pouvant présenter un risque d’humidification.

Attention :

Les pannes mises en œuvre avec une sous-toiture mal ventilée peuvent être exposées à des risques de condensation (classe de risque 3);

Les bois noyés en maçonnerie et destinés à recevoir les fixations de fermes ou les extrémités d’entraits encastrées dans des murs maçonnés sont beaucoup plus sujets à dégradation.

 

 

Différents types de fermes

Il existe plusieurs types de fermes caractérisées par leur triangulation. Différents critères interviennent dans le choix des fermes : utilisation du comble, portée, débord de toiture, pente de toit, poids de la couverture, poids des plafonds.

 

Ferme latine

voir schéma 1 ci-contre.

Comme son nom l’indique, la ferme latine a été inventée par les romains. Elle est formée de triangles qui ont pour but d’éviter les moments de flexion. Le système le plus simple est constitué d’arbalétriers et de contre-fiches massives, d’un entrait pouvant être moisé et d’un poinçon souvent de section carrée pour recevoir les contre-fiches dans une direction et les liens de contreventement dans une direction perpendiculaire.
La ferme constituée d’un poinçon avec contre-fiche ne permet guère de dépasser 8 m de portée. On peut augmenter la portée en renforçant le réseau secondaire par ajout de montants et de diagonales moisées qui soulagent l’entrait.

 

 

Ferme à entrait retroussé

voir schéma 2 ci-contre.

Ce type de ferme s’utilise pour les combles habitables. L’entrait est retroussé à la hauteur des volumes que l’on veut utiliser. Elle comporte des jambes de force destinées à soulager la partie inférieure des arbalétriers. Elle peut comporter des liens en partie supérieure situés au droit des pannes.
Fortement hyperstatique, ce type de fermes ne nécessite pas de pièces de bois de sections importantes. La portée des fermes à entrait retroussé se situe entre 10 et 12 m.


Attention : La réaction en pied de la jambe de force est variable selon l’inclinaison. Elle peut conduire à des poussées horizontales. Le maintien des pieds d’arbalétriers doit alors être assuré par un tirant en acier posé au niveau du plancher.

 

 

Ferme sur blochet

voir schéma 3 ci-contre.

Les fermes sur blochet s’apparentent aux fermes à entrait retroussé à la différence que le pied de l’arbalétrier n’exerce aucune poussée sur les murs. Il s’agit d’une ferme à deux articulations qui fonctionne à la manière d’une ferme sur poteau dont la flexion de l’arbalétrier est reprise par les blochets. La portée de ce type de ferme ne dépasse que rarement 12 m. On notera que le pied de l’arbalétrier peut ne pas être en appui sur le mur.

 

Ferme à la Palladio

voir schéma 4 ci-contre.

C’est une ferme pour comble ne venant pas prendre appui sur un plancher.  L’entrait fait fonction d’élément porteur de plancher. Les suspentes latérales ne servent qu’à soulager l’entrait afin qu’il ne se déforme pas sous son poids-propre et à reprendre les contre-fiches qui soulagent les arbalétriers. La portée peut atteindre 16 à 18 m.

 

Ferme à la Mansart

voir schéma 5 ci-contre.

Elle offre un maximum de volume pour la réalisation d’un comble habitable. Elle fonctionne à la manière d’un portique. La principale difficulté consiste à assurer la stabilité des fermes dans leurs plans sans réduire le dégagement intérieur.
Une première solution consiste à utiliser des contre-fiches qui reçoivent en outre la réaction d’appui des arbalétriers. Cette solution nécessite de fortes sections et les différentes pièces sont situées dans un même plan. Les portées courantes ne dépassent pas 8 m.
Une autre solution consiste à utiliser une ferme triangulée et des poteaux moisés.
La stabilité est assurée dans le plan des entraits par un contreventement qui reporte les efforts au droit des pignons. La portée peut alors atteindre 12 m.

 

 

Contreventement

Le contreventement longitudinal est assuré par des liens placés entre les fermes dans le plan des poinçons. Les liens d’une section courante de 7,5 x 11 cm sont fixés par tenons et mortaises ou par simple clouage entre les poinçons et la panne faîtière. Leur inclinaison est proche de 45 °.

Lorsque les pignons ne sont pas auto-stables, il est nécessaire de prévoir des contreventements rampants dans les travées de rives clouées à leur intersection avec les pannes et fixées aux fermes.

voir schéma 6 ci-contre.

 

 

Normes et DTU

 

DTU 31.1 : Charpente et escaliers en bois
DTU 31.2 : Construction des maisons et bâtiments à ossature en bois
DTU règles CB 71 : Règles de calcul et de conception des charpentes en bois
DTU BF 88 : Règles bois feu 88

 

 

 

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1-ferme latine

 

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2-ferme à entrait retroussé

 

 

 

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3- ferme sur blochet

 

 

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4- ferme à la Palladio

 

 

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5- ferme à la Mansart

 

 

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6- liens de contreventement

 

 

 

 

 

 

 

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