Les divers éléments d’une charpente

La charpente est un des éléments fondamentaux d’une construction dans la mesure où elle l’est pour le toit. En effet, avec la maçonnerie, le toit garantit la stabilité d’un bâtiment ainsi que sa solidité en faisant face aux diverses variations des conditions météorologiques. La charpente de toit est tout simplement l’ossature de la toiture. C’est sur elle que doit se reposer la couverture de toit. Celui-ci se compose de tuiles, d’ardoises, de béton, de métal, de bois, etc., ainsi que de tout le système qui doit l’accompagner (écran sous toiture, isolant, etc.). Elle doit également soutenir le plafond. Même si c’est la toiture en pente qu’on va surtout aborder dans le présent article, on ne doit pas oublier que le support d’une toiture plate joue le rôle de la charpente.

Qu’est-ce qu’une charpente en bois ?

La charpente en bois reste la plus prisée dans le domaine, même si celle en métal et celle en béton commencent à avoir leur place. Le premier pour être incontournable pour certains types de bâtiments (industriels, agricoles). Le second est populaire pour les avantages comparatifs qu’il présente.

Dans son fonctionnement, la charpente et ses éléments peuvent subir plusieurs forces telles que la force de traction, la force de flexion ainsi que la force de compression. Si on met de côté le matériau de fabrication, il est plus que nécessaire de trouver la forme de charpente la plus adaptée pour qu’elle puisse assurer une bonne résistance à toutes ces forces. Dans sa constitution, la charpente comporte une ou plusieurs fermes. Au sein d’une charpente, elle désigne une structure triangulaire, perpendiculaire aux murs de soutien.

Si la charpente comporte plusieurs fermes, celles-ci communiquent via des pièces appelées pannes. Les différentes composantes d’une charpente ancienne sont en contact par l’intermédiaire de chevilles en bois. Cependant, les nouvelles charpentes utilisent des sabots ou des connecteurs de charpentes.

Les atouts du système

Parmi les charpentes fabriquées en bois, la charpente traditionnelle est un type de charpente réputé très esthétique. en effet, elle se produit sur-mesure par des artisans charpentiers ou des fabricants chevronnés, avec du bois massif. Pour cette raison, ses poutres sont en général, laissées apparentes. Les éléments de ce type de charpente se réalisent avec du bois comme de l’épicéa, du pin douglas, du châtaignier, etc. Écologique et très résistante au feu, la charpente traditionnelle autorise l’aménagement des combles.

En d’autres termes, la charpente traditionnelle inclut un atout esthétique ainsi que des atouts techniques et pratiques. L’opportunité du dispositif tient à la possibilité d’une modification ultérieure et de disposer d’un espace de vie supplémentaire. Par ailleurs, la charpente traditionnelle peut présenter diverses formes ainsi que différentes pentes d’inclinaison. Cela dépend des régions et des types de couverture. La charpente s’apparente à un toit à pente or à certains endroits de ce type de toit. Plus précisément, il s’agit des arêtes et à la noue, la charpente sera plus sollicitée par rapport au reste. Il faut tenir compte de cet état de choses dans la conception de la charpente, traditionnelle surtout.

La noue et l’arête dans une toiture en pente

La noue

Ce qu’il faut savoir sur la noue

Parmi les éléments d’une charpente, la noue désigne une des lignes d’intersection de deux versants de toiture. Elle assure la formation d’un angle rentrant se situant entre 180 ° et 360 °. La réalisation de la noue doit obligatoirement faire l’objet d’une attention particulière. En effet, sa position à l’intersection de deux versants et l’angle qu’elle forme l’expose, plus que toute autre partie, à recevoir de l’eau en grande quantité.

Dans la pratique, la forme de la noue dépend entièrement de la pente et de la quantité d’eau à évacuer. La charpente doit ainsi être conçue pour qu’elle puisse recevoir la noue qui est fabriquée avec un revêtement métallique porté par un voligeage jointif. Par la suite, l’étanchéité entre les éléments métalliques de la noue est assurée par recouvrement si un complément d’étanchéité peut toujours être interposé.

Les spécifications dimensionnelles à respecter en matière de noue de toiture

Le processus de recouvrement du métal par les tuiles dépend du type de tuiles utilisées. Ainsi, il doit être d’au moins 8 cm quand il s’agit de tuiles à emboîtement et à glissement en terre cuite, tuiles canal ou tuiles en béton. Il faut compter 6 cm quand il s’agit de tuiles plates en terre cuite ou en béton. Enfin, la distance se situant entre les deux rives des tuiles coupées en biseau doit être au moins de 8 cm. Cela permet l’entretien des éléments métalliques.

Un autre élément d’une charpente : l’arête

Contrairement à la noue, l’arête est un élément de la charpente se trouvant à l’intersection des versants d’une toiture, formant un angle saillant. Sur cette ligne, les tuiles par exemple, sont modifiées pour s’y adapter et sont clouées et fixées par du mortier mélangé à des morceaux de tuiles. On l’appelle alors arêtier. C’est également l’élément qui permet d’assurer l’étanchéité entre deux pans de toiture.

Pour une charpente, c’est la pièce qui forme l’angle saillant, c’est aussi l’arête de la croupe d’un toit, d’un pavillon, voire de tout autre type de comble.

La charpente traditionnelle

La charpente traditionnelle ou charpente à fermes est un assemblage de fermes reliées entre elles par des pannes qui maintiennent les chevrons. Les fermes, les pannes et les chevrons sont autant d’élément indispensable de la charpente à fermes assurant la répartition de charges. Pour renforcer la ferme, il y a des éléments dits secondaires dont les rôles ne le sont pas pour autant. Enfin, en aucun cas, le moyen et la mode de fixation de toutes les pièces et les différents éléments ne sont pas à négliger.

Les principaux éléments constitutifs d’une charpente traditionnelle

La ferme

Le dispositif désigne un ouvrage, généralement de forme triangulaire, qui est constituée de pièces assemblées. La ferme supporte les chevrons et les liteaux qui reçoivent les matériaux de couverture. Sur une charpente, la ferme constitue ainsi le principal élément prévu pour soutenir tout le poids de la couverture à pentes ainsi que les charges verticales et inclinées dues aux conditions climatiques. L’angle de la ferme et celui de la pente du toit sont entièrement liés.

Elle se réalise en bois (charpente traditionnelle), en métal, voire en bois et en métal.

Comme les fermes sont reliées entre elles par des pannes, l’entraxe des fermes doit se situer entre 3 et 5 m  afin que la portance soit optimale. La portée, est comprise généralement entre 8 et 12 m, mais peut atteindre 18 m à l’instar de la ferme « à la Palladio ».

Les éléments constitutifs du modèle courant

En termes d’éléments d’une charpente, les pièces suivantes appelées parfois éléments secondaires constituent principalement une ferme courante :

• L’entrait. C’est une pièce horizontale qui se pose au mur extérieur portant la gouttière ou le chéneau. L’entrait constitue la base du triangle.
• L’arbalétrier. C’est une pièce inclinée qui reçoit les pannes intermédiaires. Une ferme comporte nécessairement deux arbalétriers, pour former les côtés du triangle (l’angle dont ils forment n’est autre que la pente du toit).
• Le poinçon. C’est une pièce verticale, généralement de section carrée, reliant le milieu de l’entrait et les arbalétriers. Le poinçon représente ainsi la hauteur du triangle, par conséquent il représente la hauteur sous toiture.

Les pannes

Les pannes désignent des pièces de bois horizontales dont l’une d’elles prend appui sur les fermes et/ou sur les murs porteurs. C’est un des éléments vitaux d’une charpente où se fixent les chevrons qui eux maintiennent les liteaux. De cette façon, les pannes contribuent au support des charges permanentes et temporaires. La panne de charpente peut-être en bois (charpente traditionnelle), en métal ou en bois et métal.

Pour bien assurer la stabilité de la charpente, celle-ci comporte trois types de pannes. Notamment :

• la panne faîtière,
• la panne intermédiaire
• et la panne sablière.

La version faîtière, parfois appelée simplement faîtière relie les sommets de toutes les fermes, autrement dit, elle est au faîte de la charpente. La configuration sablière ou sablière. Elle se situe en partie basse de la charpente La panne intermédiaire, dénommée aussi panne courante ou encore panne ventrière se trouve entre la panne sablière et la panne faîtière. Elle se pose sur les arbalétriers. Leur nombre est fonction du type de ferme et de l’envergure de l’ouvrage.

Le chevron

Sur une charpente, c’est un élément en bois qui repose sur les pannes. Il est placé suivant le sens de la pente du toit. Le chevron a pour fonction principale d’assurer le support des liteaux ou des voliges. D’ailleurs, l’ensemble des chevrons d’une charpente compose le chevronnage.

À noter que le chevron n’existe pas dans une charpente à fermettes.

Les autres éléments constituant la charpente d’une ferme

En dehors de l’entrait, de l’arbalétrier et du poinçon, constituants principaux de la ferme, il existe d’autres réseaux d’éléments, prévus soit pour renforcer les éléments de la ferme proprement dite soit pour renforcer les autres éléments de la charpente. Il s’agit de :

• La contre-fiche. C’est une pièce inclinée qui relie l’arbalétrier au poinçon.
• Les jambes de force qui sont des pièces inclinées reliées à l’arbalétrier.
• Les diagonales qui sont prévues pour alléger l’entrait.
• Le blochet qui est une pièce de bois horizontale servant de renfort et qui relie un arbalétrier à une jambe de force
• L’échantignolle ou chantignole qui n’est autre qu’une cale prismatique réalisée en bois, clouée sur l’arbalétrier. Son rôle consiste à assurer le soutien des pannes intermédiaires.
• L’aisselier qui est une pièce droite ou courbe garantissant la rigidité de l’angle formé par la panne faîtière ainsi que le poinçon. Il est souvent placé sous l’entrait. D’une manière générale, on peut appeler aisselier tout élément qui sert à renforcer le bon assemblage des pièces principales en empêchant leur écartement ou leur déformation.

La noue et l’arêtier en charpente

La noue

Dans le domaine de la charpenterie traditionnelle, les éléments de bois qui composent la noue sont le chevron de noue ainsi que l’un des deux arbalétriers de la ferme d’angle.

• Le chevron de noue. C’est un chevron qui se situe sur la noue qui est creusée en forme de V dans sa face supérieure. Ce type de chevron reçoit les empanons qui sont des chevrons courts reliant la noue à la faitière.
• La ferme d’angle. C’est la ferme se trouvant sous l’arête de croisement de versants de toiture et qui est posée obliquement par rapport aux fermes classiques. Elle est agencée sous les arêtes d’intersection des versants de toiture. La partie de cette ferme située sur le côté arêtier s’appelle demi-ferme d’arêtier et celle du côté de la noue est dénommée, demi-ferme de noue.

L’arêtier

En charpente traditionnelle, à l’arêtier correspondent les pièces comme le chevron d’arêtier, l’empannon, la croupe, etc.

• Le chevron d’arêtier. C’est le chevron placé sur l’arêtier et à faces coupées en chanfrein.
• L’empanon. C’est le chevron de longueur variable qui s’arrête sur le chevron d’arêtier.
• La croupe. C’est l’ensemble des pièces de charpente situées sous la partie triangulaire de toit, obtenue par la rencontre de deux arêtiers.

Les différents types de fermes

Une version courante est celle qui formée de deux arbalétriers, d’un entrait et d’un poinçon. Selon la composition de la ferme, on rencontre d’autres variantes se prêtant très bien à l’aménagement de combles habitables. À ce propos, on peut citer :

Le modèle à entrait retroussé

Ce type de ferme permet très bien l’aménagement de comble habitable étant donné qu’on peut placer l’entrait plus haut selon la hauteur souhaitée, mais pas à la base. Sa portée (distance entre les porteurs) peut aller de 10 à 12 m.

Cette version est formée d’un poinçon partant du milieu de l’entrait retroussé, de deux arbalétriers dont les pieds sont maintenus par un tirant en acier installé au niveau du plancher.

Le modèle sur blochet est une variante de la ferme à entrait retroussé à la différence que chaque pied de l’arbalétrier est en plus soutenu par du blochet et de jambe de force, ce qui diminue énormément la pression sur les murs.

À noter qu’en matière de charpente métallique, l’entrait peut être changé par de simples câbles ou tirants.

La ferme à la Mansart

La ferme à la Mansart désigne une ferme à entrait retroussé qui adopte une forme de portique (2 sortes de pans inclinés) permettant de dégager un volume habitable très important. Elle est constituée d’arbalétriers, de poinçon, d’entrait retroussé, de contrefiche, d’aisselier et de jambe de force. Sa portée peut varier de 8 à 12 m selon qu’elle comporte de contrefiches ou si celles-ci sont remplacées par des poteaux moisés.

Le dispositif à la Palladio

C’est aussi une ferme qui permet de disposer de combles aménagés et dont la portée peut aller jusqu’à 17 m. Sa spécificité réside dans le fait de ne pas s’appuyer sur le plancher. Ses éléments constitutifs sont, les arbalétriers, le poinçon, l’entrait retroussé et deux suspentes latérales. Ces dernières reprennent les rôles de contrefiches ce qui a pour effet de décharger en partie l’entrait.

À noter qu’au contraire de différentes versions citées précédemment, la ferme latine ne permet pas l’aménagement des combles.

La charpente industrielle ou charpente a fermettes

Les généralités sur la charpente à fermettes

La structure et les éléments d’une charpente à fermette

La pose des éléments du système de charpente

La nécessité d’un dispositif de renforcement d’une fermette

De par leur structure légère du fait de l’utilisation de bois de faible épaisseur, les fermettes dans leur ensemble manquent de rigidité transversale. Pour y remédier et pour donner à la charpente une bonne tenue, on les renforce par des dispositifs de contreventement. De plus, les pièces, comme tout matériau d’ailleurs, ont naturellement tendance à fléchir sous l’action d’une force de compression. C’est le phénomène de flambement. Un dispositif d’anti-flambement est donc nécessaire pour y faire face.

Le rôle des éléments du dispositif de contreventement sur une charpente

En d’autres termes, les nœuds et connecteurs, les dispositifs de contreventement et d’anti-flambement sont les moyens permettant d’assurer la stabilité et la solidité des fermettes composant la charpente industrielle.

• Le connecteur fait en acier galvanisé permet de solidariser les différents éléments de la fermette. Utilisés dans les grandes séries, les connecteurs s’aménagent de part et d’autre du nœud pour se fixer ensuite à l’aide d’une presse.
• Le dispositif de contreventement se réalise avec des lisses en bois permettant d’obtenir des assemblages triangulés. Le dispositif se décline en des diagonales fixées sur les fiches ou les potelets à un angle de 45 ° environ. Il doit se situer le plus près possible des nœuds de fermettes. Il permet ainsi de stabiliser l’ensemble contre les forces horizontales notamment l’effet du vent.
• Le dispositif d’anti-flambement ou d’anti-flambage se compose de pièces de bois posées perpendiculairement aux entraits et aux arbalétriers. Elles empêcheront ces derniers de fléchir sous la compression due au poids de la couverture.

Les types de fermettes

Les autres types d’ouvrages apparentés ou liés à la charpente

Quand on aborde le domaine de la charpenterie quelques éléments y font référence, à l’exemple de l’auvent, l’appentis, la pergola, etc., ou qui en dépendent, à l’instar de la lucarne, méritent une mention, même sommairement.

• L’appentis. C’est une construction de petite taille comportant un seul pan de toiture et qui s’appuie un bâtiment plus haut.
• L’auvent est un autre ouvrage de charpente qui s’installe au-dessus d’une porte, d’une fenêtre ou d’un passage libre, servant d’abri face à la pluie. Un auvent comporte deux consoles, des pannes et des chevrons.
• La pergola est, quant à elle, un ouvrage de charpente indépendant prévu le plus souvent pour accueillir des plantes grimpantes.

D’autres éléments de la charpente interviennent : la trémie et la lucarne. La première est une ouverture aménagée dans la charpente pour permettre le passage à une fenêtre de toit ou une lucarne. Cette dernière représente un rehaussement en un endroit de la toiture en vue de l’installation d’une fenêtre.

La charpente en bois lamellé collé

L’essentiel à savoir sur la charpente en lamellé collé

Les avantages offerts par une charpente en bois lamellé collé et ses éléments

Une charpente en bois lamellé-collé, de par sa fabrication ayant une technologie de pointe en partie, présente de nombreux avantages, dont :

• Une résistance mécanique remarquable grâce à l’utilisation des lamelles de bois de qualité
• La possibilité d’obtenir des pièces de grandes dimensions.
• Un choix des formes très vaste répondant à toutes les configurations de toiture souhaitées, comme les toitures cintrées, en courbe, convexes, concaves, etc.
• Une grande résistance au feu (expliquée par le recours à des colles qui peuvent supporter de très hautes températures), à la chaleur, à l’humidité et aux produits chimiques.
• Un large choix d’essences de bois (résineux, arbres à feuilles caduques, etc.).

En un mot, une charpente en lamellé assure une esthétique naturelle moderne et personnalisée, alliée à des qualités techniques indéniables.

Les inconvénients d’une charpente en bois lamellé collé

Ce type de charpente étant un produit fabriqué, il peut comporter des petits défauts, inhérents à sa fabrication et à ses éléments constitutifs. En effet, les lamelles peuvent ne pas se coller correctement ou mal faites. Il est ainsi essentiel de se renseigner au mieux sur la qualité du bois et sur les compétences du professionnel, avant de demander et d’accepter un devis. De plus, le transport des poutres de longueur importante peut accroître le prix déjà élevé, par rapport à celui des charpentes en bois traditionnelles ou industrialisées.

Le charpentier, le professionnel de la charpente

Les missions confiées à un charpentier

Le charpentier est le professionnel qui a pour rôles de concevoir et de réaliser des constructions diverses comme les charpentes traditionnelles, les maisons à ossature bois, etc. Il prépare tous les éléments et les composantes de la charpente à l’atelier. Lors de la réalisation, il met en œuvre les ouvrages en bois et les matériaux dérivés du bois sur le chantier. Le charpentier effectue le taillage à l’atelier ou sur le chantier.

Certaines pratiques et activités du charpentier se font manuellement si beaucoup sont quand même mécanisées et automatisées. À cela s’ajoute l’évolution apportée aux techniques de conception et de réalisation assistées par ordinateur.

Divers types de charpentier

Les compétences requises et attendues à un charpentier

Elles diffèrent selon le niveau de responsabilité. Généralement, ce métier fait appel à quelques qualités essentielles qui sont entre autres :

• Les connaissances relatives au matériau.
• Les connaissances sur les techniques en bâtiment.
• La maîtrise des équipements.
• La maîtrise des technologies ainsi que de leurs évolutions.
• La capacité d’organisation et de coordination.
• Le sens de responsabilités.
• La mise en avant du travail en équipe.
• L’aptitude à travailler en hauteur.
• La capacité à réaliser un plan ou un dessin.
• Les connaissances avancées sur le bois et la résistance des matériaux.
• La maîtrise de l’ordinateur et des machines à utiliser.
• Le respect des consignes de sécurité, etc.

Les critères de choix d’un charpentier

Pour dénicher et trouver le bon charpentier, quelques points doivent faire l’objet d’une attention particulière. Il s’agit de :

• L’âge de l’entreprise. En effet, un artisan charpentier couvreur qui aura exercé depuis plus de 10 ans donnera plus d’assurance qu’un professionnel qui vient à peine de se lancer.
• Les qualifications du charpentier. Il ne faut pas hésiter à vérifier que le charpentier de son choix a bien reçu la ou les formations nécessaires pour exercer. Dans cette optique, on peut par exemple se renseigner auprès du Registre du Commerce,
• Le professionnalisme. En aucun cas, il ne faut pas s’engager avec un artisan qu’on ne « sent pas ». Si au premier abord, il paraît froid ou si son attitude témoigne un manque de professionnalisme, on ne doit point le choisir.

Pourquoi faire appel à un professionnel ?

• Les garanties. Un artisan déclaré en bonne et due forme doit obligatoirement proposer des garanties de construction,
• La durée de réalisation. Il faut se renseigner systématiquement sur le temps de réalisation des travaux ainsi que la disponibilité du charpentier. En période pleine, les entreprises ont un carnet de commandes plein si bien qu’il faut vraiment être sûr qu’elles puissent prendre en charge le nouveau chantier,
• Le prix. On doit bien comparer les prix avant de trancher, et ainsi éviter les tarifs trop bas ou trop élevés.

Les bonnes pratiques liées au choix du charpentier

Les qualités d’un charpentier

• Demander auprès de ses proches, connaissances, amis, collègues, voisins s’ils recommander un charpentier avec qui ils ont travaillé et qui leur ont donné satisfaction. De cette façon, on sera plus sûr de la fiabilité et des compétences du charpentier.
• Assister à un chantier en cours. Avant d’accepter un devis de charpentier, il faut lui demander la possibilité de visiter un chantier en cours ou l’une de ses précédentes réalisations. Ce sera le meilleur moyen de découvrir de quoi il est capable. De cette manière, on peut aussi poser des questions à ses commanditaires.
• Poser des questions. Il faut enquêter sur le mode de fonctionnement du charpentier, ses délais de réalisation, le nombre de personnes qu’il utilise pour un chantier, des équipements qu’il dispose, etc.

Les rôles d’un charpentier

• Comparer des devis de plusieurs charpentiers concurrents exerçant dans la même zone. Dans cette optique, il faut au moins avoir en main trois devis de charpentiers différents. Cela permet de vérifier que les tarifs proposés sont raisonnables et sont en concordance avec le marché local. Cela pourrait aussi mettre en exergue des prestations en plus ou en moins, facturées sur la base de devis de mêmes prix.
• Analyser la qualité d’un devis. Un devis en dit beaucoup sur le professionnalisme d’un charpentier à travers les prestations et les détails qu’il transcrit dans celui-ci.
• Participer à des forums dédiés au domaine. Pour ce faire, on peut utiliser systématiquement internet pour trouver les avis des clients, notamment sur les entreprises auxquelles se portent ses intérêts.

Quelles économies d’énergie les panneaux solaires permettent-ils de réaliser ?

Le fait de s’équiper d’un panneau solaire contribue au respect de l’environnement tout en réalisant d’importantes économies d’énergie. Il faut souligner que ces panneaux exploitent les ressources naturelles du soleil afin de générer de l’électricité. Ainsi, son installation le rend totalement autonome en ce qui concerne la consommation énergétique. 

En outre, ce type de couverture de toit offre chaque année des économies non négligeables. Certes, la quantité d’électricité obtenue dépend de la superficie couverte par le capteur. Ainsi, pour gagner plus, il suffit de choisir une installation aux dimensions adaptées aux circonstances. En général, le courant produit sera vendu directement à EDF et le client paiera ce qu’il consomme. Ainsi, il est également possible de privilégier une plus grande installation pour vendre une quantité plus importante d’électricité.

Bien que le coût de l’investissement de départ soit significatif, le bénéfice réalisé sur la facture énergétique par la suite est énorme. Dans le cas d’une pose standard, il faut compter environ 11 000 € et le retour sur investissement se fait en 10 ans.

Il faut savoir que d’électricité produite par des panneaux photovoltaïques représente une véritable source de revenus. Investir dans ces installations signifie participer aux efforts de développer le secteur des énergies durables tout en garantissant des bénéfices futurs.