La charpente traditionnelle en bois, l’indémodable

La charpente traditionnelle est la charpente la plus couramment utilisée dans les constructions anciennes. Particulièrement esthétique, la charpente traditionnelle en bois peut être laissée apparente donnant beaucoup de cachet au bâti, notamment dans les combles aménagés. Egalement, sa conception est relativement souple permettant de nombreuses dimensions et de nombreux styles.

La charpente traditionnelle en bois est mise en œuvre généralement lorsque l’architecture d’un bâti comporte d’importantes pénétrations (cheminées, cages, lucarnes) ou des pans de toiture à plusieurs versants (arêtiers, noues,…). Par ses propriétés esthétiques et sa modularité, la charpente en bois peut aussi être exposée et participer à la caractérisation de l’espace.
Elle est composée de grosses pièces de bois massif, assemblées sans connecteur (pièces métalliques). Par ailleurs, du fait de l’utilisation de fortes sections, elle offre une bonne tenue au feu.

Les éléments constituant de la charpente en bois

  • charpente-bois2-sarpap-cecil-industriesla ferme (structure porteuse). Elle est constituée de pièces assemblées et a pour fonction de porter les pannes, les chevrons et les matériaux de couverture. Les éléments constitutifs d’une ferme courante sont :
    • L’entrait : pièce horizontale qui repose à ses deux extrémités sur le sommet des murs gouttereaux murs portant les gouttières ou chénaux).
    • L’arbalétrier : pièce inclinée recevant les pannes intermédiaires. Une ferme possède généralement deux arbalétriers.
    • Le poinçon : pièce verticale, souvent de section carrée, qui sert de lien entre l’entrait et les arbalétriers.
    • La contre-fiche : pièce inclinée reliant l’arbalétrier au poinçon.

Les assemblages des parties constitutives de la ferme se font par embrèvement, ou moisés.charpente-bois-sarpap-cecil-industries

  • les pannes qui s’appuient sur la ferme ou sur les murs porteurs en maçonnerie. Ces pièces de bois horizontales portent les chevrons.
    On distingue trois types de pannes :

    • La panne faîtière : elle est placée au sommet de la charpente, au faîtage de la toiture.
    • Les pannes sablières sont situées en partie basse de la charpente, au-dessus du mur gouttereau.
    • Les pannes courantes : elles prennent appui sur les arbalétriers. Le nombre de pannes intermédiaires dépend du type de ferme et de la grandeur de l’ouvrage. 
  • les chevrons, cloués sur les pannes, posés dans le sens de la pente et écartés de 40 à 60 cm, ils supportent les liteaux et les voliges.
  • les liteaux et voliges, dont le rôle est de supporter la couverture.
  • Initialement, le contreventement est l’ensemble des pièces qui assurent un rôle dans la reprise des efforts du vent. 3 fonctions sont remplies par lui : la stabilité statique, la limitation des déformations et la stabilité de la forme. Le contreventement longitudinal est assuré par des liens placés entre les fermes dans le plan des poinçons. Il sert également à stabiliser localement certaines parties de l’ouvrage (poutres, colonnes) relativement aux phénomènes d’instabilité (flambage ou déversement).

Nature des pièces de bois des charpentes traditionnelles
Les fermes et les pannes des charpentes en bois sont 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.
Normalement sous abri et ventilées, les charpentes en bois ne présentent pas d’autres risques biologiques que ceux qui sont liés aux insectes à larves xylophages (vrillettes, capricornes, lyctus) ou aux termites. Les pièces de bois en place doivent présenter une durabilité naturelle ou conférée correspondant à la classe de risque 2.
Il faut cependant rester vigilant à la ventilation sous toiture qui peut entrainer de la condensation, modifiant ainsi l’humidité ambiante et générant un risque de développement de champignon lignivore (type pourriture fibreuse ou cubique). Egalement, les bois ancrés dans les maçonneries, destinés à recevoir les fixations de fermes ou les extrémités d’entraits, sont beaucoup plus sujets à dégradation par des agents biologiques . La surveillance est de mise.

Choix des dimensions, des sections des pièces de bois et des pentes de la charpente traditionnelle
Le dimensionnement des pièces de bois se fait en fonction des déformations qui sont admissibles du point de vue de la sécurité. Celles-ci sont dictées par la réglementation et dépendent de l’importance des pièces dans l’ouvrage. Concrètement, la déformation permise (dans le sens de la largeur) ne peut être supérieure à une fraction de la longueur.
Egalement, le choix du pourcentage de la pente sera défini en fonction de :

  • des consignes architecturales et des règles d’urbanismes dans votre région
  • La destination des combles : la pente de la charpente doit permettre d’avoir une hauteur minimale de 1,80 mètre dans les combles pour que ces derniers soient dits « aménageables ».
  • Le type de couverture souhaitée qui déterminera l’espacement des chevrons.

Des DTU existent et précisent ces points (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).

Les différents types de fermes des charpentes traditionnelles en bois
Plusieurs types de fermes, caractérisées le plus souvent par leur triangulation, existent. Différents critères interviennent dans le choix des fermes : utilisation du comble, la portée, le débord de toiture, la pente de toit, le poids de la couverture, le poids des plafonds.
On distingue :

  • la ferme latine, inventée par les romains. Elle est formée de triangles qui ont pour but d’éviter les moments de flexion. Sa constitution limite la portée à 8 m. Elle peut être augmentée en renforçant le réseau secondaire. 

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  • La ferme à entrait retroussé s’utilise pour les combles habitables. Avec de grande qualité hyperstatique, les sections des pièces de bois peuvent être moins importantes. La portée des fermes se situe entre 10 et 12 m. L’entrait est retroussé à la hauteur des volumes que l’on veut utiliser. Des précautions restent à prendre en fonction des poussées exercées par la jambe de force en pied, pouvant nécessiter un renforcement au niveau du plancher.

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  • la ferme sur blochet est équivalente à une ferme à entrait retroussé. La différence est que le pied de l’arbalétrier n’exerce aucune poussée sur les murs. La portée dépasse rarement 12 m.

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  • la ferme à « la Palladio » est capable de grandes portées. Elle peut atteindre 16 à 18 m. L’entrait fait fonction d’élément porteur de plancher. Les suspentes latérales servent uniquement 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.

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  • Ferme à la Mansart offre un maximum de volume pour la réalisation d’un comble habitable. La principale difficulté consiste à assurer la stabilité des fermes dans leurs plans sans réduire le dégagement intérieur. Différentes solutions existent et sont à envisager en conception. En fonction de la solution retenue les portées et les tailles des sections de bois seront différentes

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