Charpente Traditionnelle et Fermette

charpente traditionnelle

Charpente traditionnelle et la toiture.

Dans certaines solutions traditionnelles de charpente couverture, la limite est incertaine entre la charpente et la couverture. Pour les besoins de l’exposé, la charpente  traditionnelle est décrite y compris les pannes tandis que les chevrons sont traités avec la couverture.

LES CHARPENTES traditionnelles et Charpente fermette

Les constructions traditionnelles dans la région de Provence-Côte d’Azur sont des maisons de maçons. C’est aussi le maçon qui réalise en gênéralles charpentes. Les charpentiers sont rares. Charpentes de maçon, charpentes simples d’éléments empilés, les charpentes en Provence-Côte d’Azur ne sont pas un chapitre majeur de l’art de bâtir. Rares sont les bâtiments traditionnels où on peut observer de belles charpentes bien équilibrées, tracées avec subtilité et montées avec de savants assemblages.

Pannes de mur à mur

C’est la charpente élémentaire qui, tel un plancher oblique, est composée de pannes en simple appui sur les murs et portant les chevrons. Comme les poutres des planchers; les pannes sont fréquemment en résineux (pin), parfois en bois dur (chêne). Leurs appuis sur les murs sont ventilés comme ceux des poutres des planchers. • S’ils sont suffisamment rapprochés, les chevrons portent directement les tuiles.

• S’ils sont espacés, ils portent un platelage plus ou moins complexe qui porte lui-même les tuiles et forme parfois une sous-toiture relativement étanche (cf. paragraphe ci-après).

Cette charpente élémentaire est celle des maisons modestes des villes et villages dont la largeur dans œuvre ne dépasse pas 4 à 5 mètres. Fréquemment aussi, c’est la solution utilisée pour couvrir des bâtiments plus complexes dont les murs de refend divisent les combles.

La charpente traditionnelle dont la portée donne une limite d’utilisation (4 à 5 m) permet de couvrir indifféremment avec une ou deux pentes. La simple panne associée à des piles isolées de maçonnerie reliées par des poutres permet, comme dans certaines bergeries, de couvrir des bâtiments d’une superficie relativement importante.

Les fermes en empilage

Lorsqu’il y a couverture à deux pentes et que la solution adoptée n’est pas celle des pannes portant de mur à mur, le profil en bâtière est donné par une ferme formée par empilage et portée par l’entrait repose le poinçon qui porte la panne faîtière et les extrémités des deux arbalétriers. Parfois, une contrefiche assemblée sur la partie basse du poinçon et sur la panne faîtière assure le contreventement. Les arbalétriers portent les pannes intermédiaires calées par les chantignoles ou échantignoles.

Charpente bois traditionnelle :

ferme traditionnelle par empilage

L’entrait – Charpente fermette

Jusqu’à l’apparition de la ferme contemporaine

triangulée (cf. paragraphe ci-après), dont la théorie développée dans la première moitié du XIX· siècle n’était pas toujours pratiquée au début du XX. siècle, la ferme en empilage fait de l’entrait la poutre la plus chargée de la maison.

En effet, en charge concentrée au milieu de sa portée, l’entrait traditionnel porte directement par l’intermédiaire du poinçon, la moitié du poids total cumulé de la charpente et de la couverture. Pour un bâtiment couvert de 6 m dans œuvre, avec des fermes en empilage espacées de 5 mètres, l’entrait traditionnel porte une charge concentrée de presque 4 tonnes à laquelle s’ajoute son poids propre qui dépasse une demitonne. Si on évalue de manière optimiste la masse volumique de cet entrait à 800 kg/cm? et sa résistance à 75 kg/cm”, le calcul donne une section de 0,30 x 0,40 pour 6 mètres de long dans œuvre: un bel arbre dont la longueur de grume doit être de 6,50 m environ (y compris 0,20 à 0,25 pour appui).

Ainsi, bien qu’ils soient fréquemment sousdimensionnés, les entraits traditionnels ont toujours une section considérable.

Les entraits traditionnels sont souvent sousdimensionnés pour plusieurs raisons :

• Les arbres capables de donner des poutres de grosse section sont rares et coûteux.

• Les sections ne sont pas calculées.

• Aussi longtemps qu’il n’y a pas rupture, les déformations ne sont pas considérées comme inconvénient majeur en particulier dans la plupart des combles qui sont inhabités; les entraits vont être soulagés par l’addition de contrefiches scellées dans les murs ou par de simples piliers de bois les associant à une poutre du plancher (poutre et entrait vont avoir une flèche).

• Les déformations de l’entrait entraînent les arbalétriers, ce qui n’a en général pas d’incidences réelles sur l’étanchéité relative des couvertures des fenières et galetas, car la capacité de déformation sans désordre d’une couverture en tuiles canal est grande. S’il n’existe pas de sous-toiture enduite, comme il en existe dans les combles habités, aucune fissure n’est visible et, comme elle l’était antérieurement, la couverture est perméable à l’air et perméable à l’eau sur les versants exposés au vent.

Les arbalétriers

Ils donnent la forme de pente; ils sont assemblés par embrèvement sur l’entrait et sur le poinçon; ils portent les pannes.

Les arbalétriers sont rarement sousdimensionnés. Leur longueur est à peu près la moitié de celle de l’entrait et leur charge 4 fois moindre (dans le cas de l’exemple ci-dessus). Les sections courantes des poutres des planchers y sont fréquemment utilisées (20 x 25 en moyenne).

Les pannes

Elles portent la couverture. Ce sont leurs flè-

ches qui donnent aux toitures traditionnelles les courbes pittoresques et caractéristiques des arêtiers et des versants, sur lesquels on peut de l’extérieur compter les fermes ou les refends. Car les pannes sont elles aussi fréquemment sous-dimensionnées. Elles sont en effet sollicitées non seulement par la charge de la couverture, mais aussi par sa poussée suivant le plan oblique du versant.

Enfin, la manière même dont les pannes sont

fixées par les chantignoles sur l’arbalétrier ne permet pas de les faire travailler suivant leur inertie maximale car leur axe géométrique perpendiculaire au versant oblique de la toiture, forme un angle de 25 à 30 % (celui du versant) avec la verticale.

Les fermes triangulées

Les fermes triangulées sont faites d’éléments organisés de telle manière que les charges compriment les assemblages et qu’aucune des parties constitutives, à l’exception des pannes, ne travaille en flexion.

Légères, théoriquement indéformàbles, les fermes triangulées sont de conception relativement récente et se développent avec le XIX·, le siècle de l’industrie. Elles sont contemporaines de la technologie (bois de sciage des scieries hydrauliques et à vapeur, profils métalliques laminés, etc.), et de l’apparition des sciences appliquées au bâtiment (développement de la statique et de la résistance des matériaux à partir du début du XVIIIe siècle. En ne citant que quelques-uns des «chercheurs» dont le nom est associé à une théorie ou une technique, la liste est longue :

Varignon (1654-1722), Bernoulli (1700-1782), Polonceau (1778-1847), Saint-Venant (1797-1866), Mohr (1806-1879), Ranteine (1820-1872), Crémona (1830-1903), etc.).

Les fermes triangulées ont le même schéma géométrique que les fermes en empilage, les êlêments constitutifs y sont désignés par les mêmes no~s, mais l’analogie s’arrête là et la triangulation de la ferme est une innovation capitale. L’effet de cette mutation sur la conception de la ferme est vu au premier regard: à l’inverse d~ la ferme traditionnelle en empilage, la ferme tnangulée est un ouvrage relativement aérien dont les sections, en particulier celles de l’entrait, sont d’une remarquable légèreté.

Plan charpente bois –  Charpente fermette

plan charpente en bois

Les charges de la couverture sont transmises à la ferme au niveau des « articulations» A,D,E et I, J. Les pannes C et D reposent sur la maçonne ne directement dans leur portée et indirectement par l’intermédiaire de l’extrémité de l’entrait.

Le poinçon est tendu par l’action des contrefiches en F et H et par la réaction des arbalétriers en A (poutres continues en ADB et AEC). L’entrait ou tirant est tendu par les actions des arbalétriers en B et C; il pourrait être remplacé par un câble.

Les contrefiches sont comprimées par la charge des pannes.

A l’exception des pannes, aucune pièce de la charpente traditionnelle ne travaille en flexion. Pour éviter que l’entrait ou tirant ne flèche sous l’action de son poids propre, il est suspendu au poinçon par une pièce métallique légère.

Dans la ferme triangulée, tous les assemblages sont comprimés. Ce sont des embrèvements parfois complétés par un tenon, une mortaise et une cheville dans certaines charpentes très bien exécutées.

La charpente d’une croupe résulte de l’assemblage d’une ferme et de deux demi-fermes.