Fiche de révision : Charpentes en bois

📋 Plan du Cours

1. Rôle et exigences de la charpente
2. Charges et performances fonctionnelles
3. Charpente non assemblée
4. Charpente traditionnelle assemblée
5. Fermettes industrielles
6. Charpentes en lamellé-collé
7. Bilan comparatif des charpentes
8. Lexique de charpente

📖 1. Rôle et exigences de la charpente

🔑 Notions clés & Définitions

• Charpente : Ensemble des éléments structurels qui constituent la toiture et portent la couverture.

★ À maîtriser

• La charpente doit supporter son poids propre, porter les matériaux de couverture, résister aux pressions du vent sur un versant et aux dépressions sur l’autre, supporter la neige et porter le plafond suspendu aux solives et sablières.

Compléments

• Le bois utilisé pour la charpente doit être sain et résistant, et la structure doit rester stable malgré les charges qu’elle subit.

📌 Les techniques de mise en œuvre dépendent principalement de la portée et concernent soit les charpentes de combles de logements, aménagés ou non, soit celles couvrant de grandes surfaces comme les halles, complexes sportifs et usines.

📖 2. Charges et performances fonctionnelles

★ À maîtriser

• Les charges permanentes d’une toiture, couverture et charpente comprises, sont de 60 à 120 daN/m² de couverture, contre 500 daN/m² pour une dalle en béton armé de 20 cm d’épaisseur.

• Les charges climatiques, principalement dues au vent, déterminent le dimensionnement de la structure porteuse et nécessitent une étude particulière de stabilité appelée contreventement.

📌 Les charpentes en bois constituées de pièces massives se comportent bien face au feu, tandis que les charpentes industrielles en bois et les charpentes métalliques doivent être particulièrement protégées contre les incendies.

Compléments

• La durabilité du bois est assurée par son traitement contre les insectes et les champignons.

• Les critères d’hygiène, de santé et d’environnement sont pris en compte lors de la fabrication en usine, notamment pour la toxicité des colles et des peintures.

• La pente, l’intégration d’espaces d’éclairement et l’esthétique, notamment pour une charpente apparente en lamellé-collé, sont des critères fonctionnels liés à la couverture.

💡 Astuce mémo

Charges permanentes légères, charges climatiques déterminantes

📖 3. Charpente non assemblée

★ À maîtriser

• 🔄 La charpente non assemblée prend forme et porte la couverture selon les étapes suivantes : les murs pignons, les murs de refend et les pannes donnent sa forme à la toiture, les pannes reposent directement sur les murs porteurs, les pannes reçoivent les chevrons qui portent la couverture

Compléments

• La charpente non assemblée est la technique la plus simple, mais elle nécessite des murs de refend relativement proches, est plus lourde et laisse les combles moins dégagés.

📖 4. Charpente traditionnelle assemblée

🔑 Notions clés & Définitions

• Charpente traditionnelle en bois : Toiture dont la structure est constituée d’éléments en bois massif assemblés pour former des fermes.

★ À maîtriser

• Les éléments d’une ferme traditionnelle forment des triangles indéformables ; chaque pièce est chargée à ses extrémités et les barres sont considérées comme des bielles.

Compléments

• Les fermes traditionnelles sont construites et mises en œuvre sur le chantier à partir d’épures tracées au sol du dernier niveau, par du personnel qualifié.

• Dans une charpente traditionnelle, l’action du vent est transmise ponctuellement aux appuis des pannes.

• La charpente assemblée est esthétique et ne nécessite pas de murs de refend, mais consomme davantage de bois, coûte plus cher et demande du bois de bonne qualité en sections relativement importantes.

📖 5. Fermettes industrielles

★ À maîtriser

• Les fermettes industrielles sont des fermes préfabriquées en usine, manuportables, constituées de bois de petites dimensions de 20 à 40 mm par 20 à 100 mm.

• Les fermettes sont espacées de 0,45 à 0,90 m, comme les chevrons des charpentes traditionnelles, et chacune reprend les charges apportées par son entre-axe.

• Une fermette peut comprendre des pièces de bois de 36 mm d’épaisseur jusqu’à 15 m de portée, avec des hauteurs de 60 à 197 mm et un espacement entre axes de 60 à 90 cm.

Compléments

• Une fermette classique est symétrique par rapport à l’axe vertical, fabriquée en usine et présente un bon rapport qualité-prix.

• Le calcul informatisé des charpentes à fermettes optimise leur conception en tenant compte des charges et des normes, et prévoit la mise en œuvre pour éviter les déformations et désordres.

• Les éléments complémentaires des fermettes comprennent : des éléments d’ancrage fixés par équerres sur les appuis, des lisses entretoises maintenant les aplombs et les écartements, des dispositifs anti-flambement et de contreventement évitant le déversement

📌 La fermette en M convient aux plafonds lourds et aux couvertures légères en ardoise, tandis que la fermette en W, la plus répandue, est utilisée jusqu’à 12 m de portée.

📌 La ferme sans entrait est très utilisée et nécessite un plancher en béton, tandis que la ferme à entrait porteur exige l’adaptation des sections aux charges.

📖 6. Charpentes en lamellé-collé

🔑 Notions clés & Définitions

• Bois lamellé-collé : Procédé de construction de poutres et de colonnes massives par aboutage et collage de fines lamelles de bois parallèles, dont l’épaisseur ne dépasse pas 50 mm.

★ À maîtriser

• Le bois lamellé-collé peut atteindre des portées allant jusqu’à 180 m, alors que les portées du bois massif sont limitées par la hauteur de l’arbre.

📌 Le lamellé-collé homogène, classé h, utilise des lamelles d’une même classe mécanique, tandis que le lamellé-collé combiné, classé c, associe 66 % de bois d’une classe mécanique à 33 % de bois d’une classe inférieure disposé en sandwich.

Compléments

• Les lamelles du bois lamellé-collé ont généralement des caractéristiques mécaniques, hygrométriques et une densité très proches, et sont orientées avec leurs fibres parallèles.

• Les charpentes en lamellé-collé peuvent être constituées de poutres, de portiques ou d’arcs, indépendamment des pannes et des chevrons.

📖 7. Bilan comparatif des charpentes

★ À maîtriser

📌 Les fermettes industrielles dominent presque entièrement le marché de la charpente bois pour les constructions à usage d’habitation.

• Les fermettes sont plus économiques que les charpentes traditionnelles grâce à l’optimisation des sections et à la facilité de mise en œuvre permise par la préfabrication et leur caractère manuportable.

Compléments

📌 Les fermettes peuvent mobiliser un cubage de bois supérieur à celui des charpentes traditionnelles, mais leur coût reste inférieur car le bois massif de grandes dimensions est plus cher.

• Les contraintes de sécurité incendie peuvent entraîner des surcoûts importants pour protéger les fermettes, malgré leur coût économique plus faible.

📌 Les fermettes industrialisées utilisent de petites sections de bois, rendent les pannes inutiles et remplacent aussi les chevrons, mais l’accès aux combles est impossible sauf avec des fermettes spéciales et la charpente doit être cachée.

📌 Les charpentes assemblées industrielles en lamellé-collé permettent de grandes portées et offrent un intérêt esthétique, mais leur coût est élevé et elles ne sont pas standardisées.

📖 8. Lexique de charpente

🔑 Notions clés & Définitions

• Ferme : Ensemble porteur d’une charpente placé transversalement au bâtiment.
• Arbalétrier : Partie de la ferme allant de l’entrait au poinçon et supportant les pannes.
• Fermette : Ferme légère formant directement chevron.
• Pannes : Pièces de charpente passant sur l’arbalétrier et supportant les chevrons.
• Poinçon : Pièce de bois verticale à l’aplomb de la ferme qui assemble les arbalétriers, les contrefiches et le faîtage.
• Arêtier : Pièce de bois placée à l’intersection de deux versants formant un angle saillant, inverse de la noue.
• Entrait : Pièce de bois horizontale située dans la partie basse d’une ferme.
• Sablière : Panne basse qui porte sur le mur.
• Faîtage : Ligne la plus haute d’un toit, formée par la rencontre de ses deux versants.
• Contrefiche : Pièce de bois qui supporte l’arbalétrier par assemblage dans le poinçon.
• Comble : Espace délimité par la charpente.

💡 Astuce mémo

Noue = angle rentrant ; arêtier = angle saillant

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des systèmes de charpente