Charpente

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.



Catégories :

Charpente - Construction - Bois - Techniques et sciences appliquées

Définitions :

  • Terme général utilisé pour parler d'une partie de toit ou des murs d'une maison. (source : culturelaurentides)
  • (une)  : l'échafaudage ou le squelette d'une habitation (source : saskschools)
  • Le terme "Charpente" désigne la structure tannique d'un vin rouge, par ressemblance à l'élément architectural du même nom elle... (source : unvernet)
Dessin d'une ferme de charpente traditionnelle
Dessin d'une ferme de charpente traditionnelle
Détail d'une ferme de charpente traditionnelle
Détail d'une ferme de charpente traditionnelle
Association du bois et du métal forgé
Association du bois et du métal forgé
Charpente complexe d'une halle aux grains (Aire-sur-Adour, France)
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
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
De nombreuses cultures ont joué des formes (et ici des couleurs) permises par l'agencement des bois de charpente, murs et planchers (ici, pilier de temple, Province de Sagami, Japon
De nombreuses cultures ont joué des formes (et ici des couleurs) permises par l'agencement des bois de charpente, murs et planchers (ici, pilier de temple, Province de Sagami, Japon

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 fréquemment par charpente, l'ossature qui reprend le poids de la couverture mais aussi 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.

La charpenterie désigne :

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. Quand les branches de l'arbre sont coupées, on obtient une grume nette, de la taille de l'arbre. Cette opération se nomme le façonnage. La grume est ensuite coupée dans sa longueur en différentes parties appelées billes.

Les billes sont ensuite débitées dans une scierie. Selon le 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

La charpente de toiture est formée de différentes pièces en bois ou en acier.

La ferme forme 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, quelquefois 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 situées 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 actuellement 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 formées dans certaines régions de «chevrons formant ferme», c'est à dire de petites fermes formées 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 quasiment cessé en France à la fin du Moyen Âge, a continué jusqu'au vingtième siècle en Europe Centrale, et aboutit à la charpente contemporaine de «fermettes», formée sur le même principe mais avec des pièces de plus faible épaisseur et des assemblages industriels.

Une charpente est la majorité du temps conçue sur CAO et quelques fois sur papier. Le dessin de la charpente le plus souvent réalisé au 1/10e, ou en taille réel, est appelé épure. Il permet de retrouver les assemblages nécessaires mais aussi 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, mais aussi les murs massifs formés soit de pièces d'empilage, soit (dans quelques pays nordiques) de pièces verticales superposées. En Europe centrale, il existe des planchers massifs de bois, faits de pièces horizontales superposées.

Les manières de construire changent fréquemment d'un pays à l'autre, quelquefois 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 forme 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 actuellement réédité, donne aussi des indications précieuses sur les méthodes traditionnelles et apporte un point de vue sur le vocabulaire.

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 totalement du bâtiment, des ponts, barrages et autres ouvrages d'art peuvent être construits en bois. La charpenterie de marine, enfin, forme une discipline différente.

La charpente est, par définition, une ossature porteuse ponctuelle, par opposition à la structure linéaire que forme un mur continu. Elle peut être en bois ou métallique, mais également en béton armé. Dans ce dernier cas, et bien que cela corresponde à la définition d'une charpente, il est plus courant de parler d'une «ossature en béton armé».

La charpente métallique concurrence la charpente en bois dans quasi tous les domaines. Les différences de comportement entre les deux matériaux décident en général du choix, mais aussi les prix.

Charpente industrielle

Les fermettes peuvent être reconnues comme des chevrons renforcés par triangulation. Elles sont fabriquées le plus souvent 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 aussi utilisées en dehors de la toiture pour, par exemple les coffrages de béton, les échafaudages mais aussi des ouvrages provisoires de support de projets industriels. Les profils et formes sont quasi illimités, 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 :

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 manière à répartir le travail du lamellé-collé sur toute la pièce.

L'étude des forces sur une charpente

On peut définir plusieurs déformations pouvant apparaître sur une pièce d'une charpente : l'allongement/raccourcissement, le flambage, la flexion.

L'allongement/raccourcissement et dû au travail de la pièce en traction/compression. C'est à dire quand l'effort s'exerce dans l'axe de la pièce.

Lors de la compression d'une pièce longue (ex : poteau, arbalétrier), la pièce peut fléchir, apparaissent dans ce cas des efforts perpendiculaires à l'axe de la pièce qui augmentent le phénomène, c'est le flambage.

La flexion est la naissance d'une courbure (flèche) sur une pièce, due à un effort perpendiculaire à l'axe de la pièce. Exemple : le poids de la pièce sur des éléments horizontaux tels un solivage, une panne ou un chevron.

La torsion est la déformation d'une poutre dû à un moment dont la direction est confondue avec l'axe de la pièce

Il faut en particulier noter dans la conception d'une charpente et surtout d'une ferme que le poinçon ne doit supporter aucun effort.

Voir aussi

Termes utilisés en charpente

Charpente du château de Noville-les-Bois.
Charpente du château de Noville-les-Bois.

Bibliographie

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"VIS AUTOFORANTE CHARPENTE BOIS pour ..."

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