Analyse des pièces de charpente partie 3- Les arbalétriers et les poinçons

L’arbalétrier

- Un arbalétrier est la pièce maîtresse de bois entrant dans la composition de la ferme de toiture ou de comble. Les arbalétriers donnent l'inclinaison, la pente du toit et supportent la couverture comme les pannes sur lesquelles sont appliqués les chevrons.

- L'arbalétrier s'assemble à sa partie supérieure dans le poinçon, à sa partie inférieure dans l'entrait.

- Son nom vient de sa forme en arbalète.

- L’arbalétrier représente la pièce de charpente ancestrale par excellence, du fait de sa position oblique destinée à recevoir une couverture à l'image des perches d'un tipi amérindien.

- Les anciens ont très vite compris l'utilité d'assembler les pieds d'arbalétrier dans un tirant et un poinçon au sommet pour assurer une triangulation solide.

- Après, semble t'il plusieurs expérimentations techniques aux cours des siècles en passant d une logique de “chevrons arbalétriers” (fig 1) peu espacés pour arriver de nos jours à des pièces qui assurent la solidité et pérennité d'une charpente en en faisant des éléments sans contraintes grâce aux fonctions réfléchies du réseau secondaire avec un minimum de matière (fig 2).

- Assimilées aux arbalétriers, il y a les noues et les arêtiers qui sont assimilés à des arbalétriers recevant les pannes en creux, parfois montés en demi ferme ou en ferme .(fig 3).

- Dam . - Bonjour, sur la figure 3, au fond c'est un arêtier que l'on aperçoit et non un arbalétrier, de fonction réciproque a la noue (angle saillant ⇔ rentrant)

- Erreur de ma part sur la photo 3, il faut lire arêtier et non arbalétrier, excuser la confusion !

(fig 1) Charpente ancienne ,en chevrons arbalétrie... (fig 2) Arbalétriers de charpente traditionnelle c... (fig 3) noues et arêtier réciproques qui peuvent...

Situations et fonctions générales des arbalétriers de charpente

L'arbalétrier commun :

- Il est présent dans la plupart des charpentes lambda (latines), il est assemblé au poinçon et à l'entrait, il reçoit les pannes sur échantignoles sur son champ du dessus ou en liernes contre ses faces.

L'arbalétrier avec entrait retroussé :

- Il est similaire au précédent, sauf que son pied est placé plus bas que l'entrait sur un blochet ou une semelle.

L'arbalétrier avec double entrait :

- Il a la particularité de trianguler et de supporter le sommet d'une grande ferme grâce au faux entrait, son pied étant lui assemblé dans l entrait ou un blochet.

Le sous arbalétrier ou double arbalétrier :

- C'est un arbalétrier assemblé contre l'arbalétrier principal, ayant la fonction de soulager ce dernier et il évite ainsi l'encombrement d'un aisselier et d'une jambe de force !

- Il part du pied jusqu'au faux entrait .

L'arbalétrier de auvent (un pan) :

- Il est seul sur poteaux avec jambes de force ou assemblé dans un demi entrait .

L'arbalétrier autoporteur :

- Généralement c'est une simple pièce de bois oblique destinée à soulager des pannes longues, ou porteur constitué de bois composite (ex lamellé collé)

- Parfait pour laisser un espace complètement libre, mais il doit être calculé avec soin !

"L’arbalétrier" d’arêtier :

- Il est similaire aux autres, sauf qu il faut le tracer par art du trait pour déterminer ses mesures et son usinage.

- On le trouve dans les croupes ou dans les kiosques et tourelles .

- Il peut être classique avec des échantignoles et pannes reposant sur lui, ou être taillé plus large avec un délardement, les chevrons venant en coupes biaises clouées contre lui.

- On nomme généralement seulement arêtier !!

Les chevrons-arbalétriers :

- Méthode ancestrale qui consiste à réaliser plusieurs fermes peu espacées appelées autrefois ““les charpentes à « chevrons-portant-fermes »””, leurs arbalétriers servant de chevronnage et de coyaux s'il y a lieu.

- Le principe fut largement repris pour la conception des fermettes dont leurs arbalétriers font aussi chevronnage.

- On les perçoit aussi très souvent dans les clochers ou les tourelles .

Les arbalétriers de décharges :

- On les retrouves dans les colombages, ou les très petites fermes (croupe alsacienne ou lucarnes), ils servent surtout à soulager et contreventer les poinçons ou potelets.

Les noues :

- La noue de charpente est souvent assemblée sur un entrait et un poinçon pour former une demi ferme de noue où elle est analogue à un arêtier .

situations des arbalétriers en charpente

Les contraintes et dimensionnement des arbalétriers de charpente.

- Cette section va être assez courte, car les arbalétriers contemporains sont déchargés de la majorité des contraintes, encore faut il qu'ils soient assemblés judicieusement !

- Partant du principe que les fermes de charpentes sont abouties, les arbalétriers se dimensionnent en fonction des pannes, cela permet d'avoir le maximum de sections identiques dans la commande des bois.

- Les arbalétriers de fermes d'arêtiers et de noues, se dimensionnent au dessin d'étude par art du trait en fonction de délardements ou sur-largeur pour rattraper l'épaisseur des chevrons.

- Quand un arbalétrier est trop “fin” en terme de section, on peut palier au sous dimensionnement en lui ajoutant un double arbalétrier pris au pied de ferme jusqu'au faux entrait.

- Les chevrons arbalétriers, en fonction de la tourelle ou du brisis d'un comble à la Mansart, il faut faire un rapport logique en fonction de leurs longueurs, leur sections et leurs inclinaisons.

- Ex : des chevrons arbalétriers d'une tourelle entre deux points d'appuis espacés de 2 mètres, nous prendrons des chevrons de 8/12 cm pour une pente supérieur à 60 ° ou 6/15 a moins de 60°.

- Le point de charge se calculera en portée de chevrons ou de solivage pour les ouvrages à faible pente.

- Ci dessous, des schémas illustrant les positions maintenues sans contraintes majeures des arbalétriers.

A chaque ouvrage de charpente son/ses arbalétriers !

1/ Les arbalétriers de fermes anciennes :

- Elles sont souvent tirés directement d'un arbre in situ, c'est pour cela que fréquemment on les aperçois très souvent “tordus” !

- Les anciens tirait partit des bois cintrés naturellement (charpente en courbes), ou plaçaient volontairement les bois les plus déformés en arbalétriers, car ils avaient compris que cette pièce n'a “peu de contrainte” et demande que peu de points d'appuis (échantignoles/pannes)!

- Ils plaçaient leurs bois sur l'épure en fonction des appuis utiles, puis piquaient le reste du tracé ou le bois emmène les assemblages.

- Il faut tout de même respecter quelques règles en cas d'ouvrages avec du bois ancien de réemplois, il ne faut jamais retourner un bois flué (fluage), et essayer au mieux de mettre en miroir deux bois “tordus” assez similaires dans une ferme, car en effet, les arbalétrier doivent être au même niveau sur le poinçon en tête pour faire leur travail de pression correctement sans déséquilibre (fig 1).

- Il arrive parfois, que l'on aperçoive un arbalétrier ou les anciens on tirés partit d'un embranchement pour faire l'échantignole dans la masse (fig 2) !

- Quand les bois d'arbalétriers sont assez larges (en plus de la largeur de panne requise au dimensionnement ), on peut entailler les pannes au lieu de placer des échantignoles (fig 3).

2/ Les Arbalétriers anciens autoporteurs :

- Ce type “charpente à la Philibert Delorme (Architecte (1510-1570)”, on à mes yeux une saveur particulière, un sentiment de jeu de construction d'enfance.

- Cet Architecte, a crée en son temps un système appelé charpente à petits bois, conçues à base de pièces courtes cintrées et jumelées ensembles avec joints alternés, puis reliées en liernes et clavettes.

- Ces arbalétriers supportent ensuite les voliges où sont accrochées ou clouées les ardoises ou bardeaux.

- On peut aussi l'intégrer dans une ferme classique.

- Il est remis au goût du jours à notre époque a cause du design particulier qui le caractérise et en fait de beaux ouvrages contemporains très appréciés !

- Mécaniquement à l'heure actuelle, il est possible facilement de concevoir en série les pièces en dérivés du bois (contreplaqué marine) depuis la création d'une niche pour le chien jusqu'à son habitat.

- Je pressent que cela va donner des idées aux boiseux qui ne connaissent pas !

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3/ Les arbalétriers autoporteurs contemporains :

- Ils sont généralement souvent issus de la technique du lamellé collé, on peut acheter des poutres toutes faites de plusieurs sections, ou faire faire par une entreprise spécialisée son projet.

- Il serait aventureux de créer soit même sa charpente (pièces cintrées), les techniques étant très avancées pour les gros ouvrages !

- Les arbalétriers de ce genre, travaillent par leur seule force mécanique, c'est pour cela qu il faut calculer leurs dimensionnements correctement. (fig 5-6)

ig 1 Arbalétriers anciens cintrés naturellement... fig 2 Arbalétriers anciens avec échantignole dan... fig 3 Arbalétriers anciens avec pannes entaillées... fig 3 Arbalétriers de charpente à la Philibert Del... fig 5 Arbalétriers autoporteurs en lamellé collé... fig 6 Monumentaux arbalétriers autoporteurs en l...

4/ Les doubles arbalétriers :

- Ils sont une alternative intéressante pour palier au manque de rigidité d'une pièces faible en dimensionnement, elle peu servir aussi à éviter des pièces de renfort trop invasives dans les combles (jambes de forces).

- Enfin le principe peu servir a renforcer des arbalétriers “fatigués” ! ils doivent être contre l'arbalétrier principal, ou minimum en parallèle de celui ci et contre-calé avec (fig 7)!

- Le principe en double arbalétrier est repris ponctuellement dans des grandes fermes industrielles pour supporter des grandes surfaces de toitures (ex : Supermarchés, hangars agricole, etc …).

5/ Les arbalétriers d'arêtiers ( et noues) :

- Ils peuvent être taillés de plusieurs manières !

- Les arbalétriers que l'on voient souvent, ont une grande largeur pour pouvoir prendre les pannes sur ses faces, plus une sur-largeur pour rattraper les chevrons !.

- Cela demande de grosses sections de bois à la base, mais on peut aussi contrebalancer cet inconvénient en assemblant en double arbalétriers (fig 8).

- Nous pouvons aussi faire des arbalétriers d'arêtiers égaux aux fermes droites, en y appliquant des échantignoles taillées en fonction du logement de rencontre des pannes.

- Ce système sert aussi dans le cas des noues ou de pannes cintrées !(fig 9).

6/ ""les charpentes à « chevrons-portant-fermes »"" :

- Ils sont principalement utilisés de nos jours dans les tourelles ou les clochers, ici les arbalétriers se trouvent rapprochés servant de lattis directement sur leurs champs (fig 10).

- Ce principe a été repris de façon contemporaine dans les charpente industrielle types fermettes (fig 11). fig 7 Double arbalétrier http://www.maison-travaux... fig 7 Double arbalétrier http://www.maison-travaux... fig 8 arbalétriers d arêtiers avec pannes en lier... fig 9 arbalétriers d arêtiers pour pannes cintrée... fig 10 Chevrons arbalétriers de tourelles avec coy... fig 11 Chevrons arbalétriers de fermettes https://...

Le poinçon

- Pièce verticale d'une ferme, qui reçoit les deux arbalétriers et s'assemble au milieu de l'entrait. (Larousse)

- Le poinçon de charpente tire son origine des poteaux ancestraux que l’on a couper afin de libérer la surface d habitat.

- Le poinçon est généralement de forte section carrée auquel viennent s’assembler les autres éléments de la charpente (ferme, faîtage, arêtiers, etc …).

- Il doit être assez solide pour travailler en tirant, ou en compression suivant les cas, de plus accueillir divers assemblages en son sein (mortaises, entailles, boulonnages, etc …).

- Cette pièce est présente dans une grande majorité des fermes de charpente, faisant la liaison de l'ensemble des éléments de structure principale !

- Parfois le poinçon n'est pas nécessaire dans certains cas comme des fermes avec très peu de pentes, ou il serait par conséquent très réduit.

- Il y a aussi des types de fermes régionales, anciennes ou exotiques (ex les fermes crush ou cruck), ou les poinçons ne sont pas présent, mais on adoptés une taille particulière tout aussi solide.

Dimensionnement des poinçons :

- Les poinçons, sont souvent de sections carrées en 15 x 15, 20 x 20, 25 x 25 centimètres, mais ils peuvent être de section rectangulaires dans le cas de fermes ne dépassant pas 8 mètres de portée, ou on les débite au minimum dans les même sections que les entraits et arbalétriers.

- Ou encore dans le cas des demi fermes pour les accoler aux murs (fig 2).

Poinçon traditionnel contemporain https://www.chag... fig 2 Quelques exemples de poinçons les plus commu...

A chaque ouvrage de charpente son poinçon !

1/ Les poinçons poteaux :

- Ils servent de poinçons classiques, mais descendent jusqu'au sol, on les trouvent dans les très grands ouvrages généralement pour soutenir parfois plusieurs étages depuis les combles (fig 1).

- Parfois de nos jours, on en place certains pour éviter des scellements ou des assemblages trop coûteux en temps, c'est moins chronophage mais moins pratique ou esthétique dans l'agencement des surfaces !

- Pour ce dernier cas, les bons charpentiers les évitent, ils sont gages de méthodes pas très professionnelles !

2/ Les poinçons communs anciens :

- Ceux ci ne sont plus à présenter, ils sont assemblés par tenons et mortaises dans l'entrait monoxyle. Parfois chevillés (fortement déconseillé quand il travaille en tirant ), ou avec le tenon dépassant nanti d'une clef, ou enfin avec étrier métallique (fig 2).

3/ Les poinçons suspendus :

- On en aperçoit surtout dans les tourelles ou toitures en arêtiers peux pentues, ou il peut être débarrassé de l'entrait car il travaille en tirant, mais en plus il est tenus latéralement par les directions opposées des arbalétriers et contrefiches sur ses 4 cotés !

- Dans des monument historiques, il en existe de magnifiquement ouvragés et sculptés (fig 3).

4/ Les poinçons en enrayure :

- Ils sont similaires aux précédents sauf qu'il sont nantis d'entraits enrayés à leurs bases (fig 4).

5/ Les demi poinçons :

- On les perçois dans les demi fermes ou les consoles, ils sont rectangulaires de sections et accolés au parois (fig 5).

6/ Les autres poinçons :

- Ce sont tous les bois verticaux destinés à recevoir une logique d'entrait et d'arbalétriers, comme les fermettes et les très petites fermes (lucarnes, croupes Alsacienne, etc …)(fig 6).

fig 1 Poinçon poteau fig 2 Poinçon commun ancien fig 3 Poinçon suspendu fig 4 Poinçon en enrayure fig 4 Demi poinçon fig 6 Poinçon dans une fermette

a suivre contrefiches et jambes de force.

Notions de base de charpente pour L'Air du Bois

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— Michaud Jacky 2019/03/16 08:28