Analyse des pièces de charpente partie 5- Les pannes, chevrons, volige et solivage,

Pannes, chevrons, volige et solivage.

- Nous avons découvert plus haut la physionomie des fermes de charpentes, nous allons aborder le reste de l'ossature Générale d'une charpente !

- Pour que celle ci soit complète, il faut relier les murs et/ou les fermes avec ce que l'on nomment des éléments “passants”, à savoir des pannes qui ont pour fonction de recevoir les éléments de couvertures finaux, donc le poids de ceux ci !

- En charpente traditionnelle, en appuis sur la ferme ou/et les murs, généralement nous posons les pannes, puis les chevrons, ensuite il y aura parfois voligeage, sous toiture, lattage, puis tuiles; enfin le charpentier peut avoir à installer des solivages pour plancher, plafonds, ou les deux à la fois.

- Ci dessous un visuel de rappel lambda de la position des pièces in situ.

Situations et fonctions générales des Pannes, chevrons, voliges et solivages

1/Les pannes :

- Ce sont des pièces droites parfois en parties courbes (charpente circulaire) de sections assez importantes destinées à recevoir la surface entière d'une couverture !

- Les pannes se placent en divisions sur ou contre un arbalétrier d'un pan de toiture avant de recevoir des chevrons (fig 1).

- Elles sont nommées depuis l'arase du mur ou la base d'un pan comme Panne “sablière”, pannes intermédiaires ou “ventrières”, et panne “faîtière”.

- Elles sont placées d'aplomb ou en devers maintenues par des pièces de bois fixées sur les arbalétriers appelées “chantignoles ou échantignolles ou encore échantignoles” (fig 2).

- Elle peuvent être aussi en “lierne” ,c'est à dire contre l'arbalétrier.

- Dans tous les cas les pannes sont souvent le point faible de la charpente traditionnelle et doivent être dimensionnées avec soin.

- Traditionnellement, elles reçoivent toujours des chevrons perpendiculairement fixés sur leurs champs supérieurs en devers et/ou en délardement quand elles sont d'aplomb, notamment pour les sablières et faîtières et parfois intermédiaires.

- Les pannes sont parfois posées seules sans chevrons, recevant elles même directement la couverture sur leurs champs (ex: bacs acier ou Panneaux sandwich isolants).

2/ Les chevrons :

- Ils sont chaque fois présents dans une charpente traditionnelle! Ils servent de support aux éléments de couverture et sont posés perpendiculairement aux pannes dans le sens de la pente.

- Ils sont placés parallèlement les uns des autres avec un écartement réguliers entre 40 et 60 cm en fonction du type de couverture.

- Ils se clouent ou se vissent sur les pannes depuis la sablière jusqu'au faîtage.

- Placés en dehors des murs rampant Ils se nomment “chevrons de rives”, leurs dépassement du mur à l'arase se nomme le “forgets”.

3/ Les empannons et noulets :

- Ce sont tous les chevrons avec coupes biaises à rechercher pour s’appuyer sur une noue ou un arêtier (fig 3).

4/ Le voligeage :

- Ce sont tout les éléments jointifs en bois ou dérivés qui surfacent la toiture après le chevronnage, par esthétique en sous œuvre, ou destiné à soutenir et fixer des élément couvrant (tuile canal, ardoise, tavaillons, taules, etc.) (fig 4).

5/ Les solivages :

- Ce sont Les pièces droites et horizontales généralement sur deux appuis aux murs ou/et aux fermes. Elles ont pour fonctions de supporter un plancher, soutenir un plafond ou les deux à la fois (fig 5).

- Pour éviter le déversement il faut les entretoiser avec des “étrésillons”(fig 6) .

- Elles s’appuient sur de la maçonnerie de préférence pour les planchers, sur les fermes mais dans ce dernier cas plutôt pour supporter un plafond.

fig 1 panne et chevrons fig 2 Panne sur l'arbalétrier maintenue par son é... fig 3 Empannons contre un arêtier fig 4 Volige jointive en massif sur chevrons fig 5 Solivage de plancher traditionnel sur entra... Fig 6 Étrésillons entre des solivettes

Les contraintes et dimensionnements des éléments passants, chevronnages, voligeages, et solivages

- C'est ici, surtout sur les pannes et les chevrons, ainsi que sur le solivage que les questionnements aux dimensionnements se posent souvent sur les forums pour les autoentrepreneurs non professionnels de constructions en bois !

- En effet ce sont généralement ces éléments qui avec le temps fléchissent est provoquent les déformations inesthétiques, voir dangereuses sur les toitures ou les planchers s'ils sont incorrectement calculés.

- Ce chapitre, essayera de clarifier les diverses situations !

- Avant de détailler chaque composants contraints, il faut apprendre à calculer le poids de couverture au mètre carré !

- En effet la masse d'une toiture est composée d'éléments physiques permanents (Bois passants, chevrons, lattage et/ou voligeage et revêtement étanche (tuiles, ardoises, taules, etc.) parfois de plafonds et isolations en combles (ex laine de verre et placoplâtre), ainsi que d'éléments ponctuels à prendre en comptes :

- Effets climatiques (vents, neige) et passage de services (poids d'un homme).

- Nous reviendrons plus en détails sur des calculs précis quand nous aborderons un chapitre de l'étude de charpente projet!

Charges permanentes (poids de couverture) Charges permanentes (isolation et plafond de combl... Charge ponctuelle climatique (poids de neige) Charges ponctuelle climatique (pression du vent) Charge ponctuelle de service ( Couvreurs ) Charges de service ponctuelle de service (ramonag...

Le poids d une couverture

- Il est important de faire ici cette parenthèses pour la compréhension de la suite de ce pas à pas !

- Pour calculer le poids total d'une couverture, nous prenons d'habitude toute la surface couverte + le poids des fermes, pour savoir par exemple le poids total de charge arrivant sur des poteaux !

- Ici nous ne calculerons que la “surface portée libre” (à l'intérieur des murs) puisque nous voulons pouvoir dimensionner les pannes et chevrons, sachant que les débords seraient neutres.

- Nota : Les pressions je le rappelle ici se calculent normalement en DAN/m² (déca Newton), mais nous avons la chance que le DAN/m² soit pratiquement égal au kg/m² se qui nous facilite la tache !

- Exemple : Soit une habitation de 15 x 9 mètres charpente sapin en deux pans (88,8 % pente) de couverture tuilées avec combles aménagés sur deux fermes (isolation + plafond suspendu placoplâtre) en zone moyenne de neige et vents (fig 1).

1/ Poids des bois passants et chevronnages :

- Les pannes et les chevrons sont les premiers éléments en charges permanentes à considérer en terme de poids de couvertures, en effet s ils soutiennent des éléments posés sur eux, mais ils doivent se supporter eux même, car intégrés à la toiture !

- Pour évaluer le poids au m² des bois passants et chevrons, nous allons calculer le cubage total de ces bois sur la surface couverte portée hors appuis et débords !

- Après traçage de plan de pignon, nous trouvons 7 longueurs de pannes portées sur deux pans portés hors murs et 5,8198 m de chevrons portés hors murs sur un pan (fig 2).

- Après plan de pannes, nous trouvons 7 longueurs de pannes portées sur 14,4 m hors murs et après calcul théorique d'axe en axe de 50 cm, 29 longueurs de chevrons (fig 3) !

- Surface totale de toiture portée hors murs 14,4 m x (2 x 5.8198 m) = 167,2 m²

- Sachant que ici les pannes seraient logiquement en 12/24 cm et les chevrons en 6/8 cm de sections.

- Nous pouvons déjà calculer le cubage total du bois portés hors murs pour cette toiture.

- Soit : (7 pannes x 14.4 m = 100,8 m ) x (0,22 x 0.12 cm de section) = 2,9 m³

- (29 chevrons x (2 x 5,8198 m rampants portés hors murs) x (0.08 x 0.06) = 1,62 m³

- Masse volumique des résineux environ 500 kg/m³

- 2.9 + 1.62 = 4.52 m³ x 500kg/m³ = 2260 kg

- Poids des bois portés au m² hors murs :

- 2260 kg : surface de toiture portée hors murs 167,6 m² = 13,48 kg/m²

- Nota : en général, en charpente lambda on considère une moyenne de 15 kg/m² (résineux) et 30kg/m² (chêne) de bois porteurs (pannes chevrons 15 % humidité), après le calcul d'exemple ci dessus, on en est proche avec même une réserve !

- Pour le calcul de portée de chevrons, on divise par deux on prend +/- 8 kg/m² ce qui équivaut à peu près à enlever le poids des pannes.

2/ poids de la couverture étanche :

- Sur les bois passants, on place ensuite les revêtements Permanents “étanches” (tuiles, ardoises, taules, tavaillons, etc) ainsi que leur élément propre pour leur pose (volige, sous toiture, lattage, etc.).

- Ici il est en général plus aisé de trouver déjà calculé le poids au mètre carré dans les fiches techniques de chaque matériaux (fig 4)!

- Dans l'exemple, nous prendrons des tuiles mécaniques standards + lattage + contre lattage + écran goudronné soit +/- 50 kg/m2

3/ Le plafond en combles :

- Quand un comble est isolé ,ou/et habité, il y à pose d'isolation et de revêtement (ex. laine de roche, plaques de plâtre, lambris, etc …)

- Idem aux matériaux étanches ils serons considérés éléments permanents, on trouvera facilement le poids au mètre carré dans des fiches techniques (fig 4)!

- Dans l'exemple, nous prenons 20 cm de laine de verre + supports métalliques + plaque de plâtre de BA13 soit +/- 14 kg/m2

4/ La charge ponctuelle de neige :

- Suivant la localisation régionale d'une habitation, elle peut être soumise à des précipitations neigeuse d'amplitudes variées !

- De plus en montagne par exemple, cette accumulation de neige deviens presque persistante pendant plusieurs mois, Et l'on considère alors généralement cette charge non ponctuelle mais permanente dans les calculs de constructions (fig 5)!

- Soit une habitation en zone B à 300 mètres d'altitude = +/- 55 kg/m2

5/ La charge ponctuelle par poussée du vent dominant :

- La toiture d'un bâtiment sera soumise toute son existence aux vents ainsi que quelques épisodes tempétueux suivant les zones climatiques (fig 5)!

- La pression de la force du vent sur les toitures, constituent un effet voile non négligeable qui ajoute un poids ponctuel sur la couverture.

- En fonction de tableaux basés sur une moyenne vents réguliers dominants les plus fort, on ajoute cette charge calculé au m² sur notre toiture !

- Soit notre habitation en zone 1 au vent dominants = +/- 65 kg/m2

Le total du poids calculé de notre couverture portée au m2 est de :

- Charges permanentes/m2 + charges ponctuelles/m2 = poids au mètre carré à prendre en compte pour le calcul sécur des pannes et des chevrons de notre charpente ! - bois 13,48 kg/m2 + éléments étanches 50 kg/m2 + plafond isolé en comble 14 kg/m2 + neige ponctuelle 55 kg/m2 + vents dominants 65 kg/m2 = 197,48 kg/m2 de toiture finie

6/ Les charges ponctuelles de services :

- Quelques fois ponctuellement, du passage humain de service doit accéder au toit (ramoneur, couvreurs, pompier, antennistes, et même un cambrioleur parfois !! ), c'est pour cela que par sécurité, on considère le poids d'un homme au mètre carré, il ne s'agit pas que quelqu'un est un accident par faiblesse des porteurs !

- Soit le poids d'un homme au m2 = +/- 80 kg/m2, on ne cumule pas cette donnée dans le poids total des charges ponctuelles, on prend juste en considération le service en sachant qu'il ne sollicitera qu'une toute petite surface !

- Ici un lien assez complet qui résume les principales charges de toitures !

- https://www.arba.fr/ressources...

- Nous reviendrons plus tard sur les calculs de charges ponctuelles climatiques pour faire une base de données !

fig 1 plan de masse du projet d exemple . fig 2 Élévation du pignon et divisions des pannes... fig 3 plan de pannes et calculs . fig 4 La coupe décomposée de la toiture d exemple... fig 5 La coupe décomposée de la toiture d exemple...

Les contraintes et dimensionnements des éléments passants (pannes) :

- Dans ce chapitre, nous nous intéresserons aux contraintes des pannes et surtout au dimensionnements de celles ci !

- Comme il a été dit plus haut, les pannes sont le principal point faible d'une charpente, à savoir qu'elles reprennent le poids la surface couverte de toiture et de résistance aux éléments climatiques.

- Si leurs dimensionnements sont mal calculés, celles ci vont fléchir voir rompre si elles sont vraiment sous dimensionnées.

- Pour cela il faut en premier lieu connaître le poids supporté par une panne !

1/ calcul de la bande de chargement d’une panne :

- Une bande de chargement représente la part de charge d'un élément particulier !

- En charpente elle nous intéresse pour estimer les charges admissibles de fermes, de pannes, de chevrons, de voligeage, de solivage, de poteaux, etc, avant de les placer dans un projet ! (voir schéma ci dessous).

- Une panne intermédiaire ne reprend qu'une portion du poids de couverture, c'est ce que l'on appelle une bande de chargement d'une panne que nous allons devoir calculer en fonction des résultats de poids de surface totale précédents.

- a/ Sur le plan, nous traçons les fermes, puis nous mesurons la longueur portée de panne hors appuis = 4,673 m de portée.

- b/ Sur le plan ou sur l'élévation des pentes, nous traçons les axes du vide de part et d'autre d'une panne intermédiaire, ce qui nous donne la mesure de = 1.442 m.

- c/ Avec ces deux mesures, nous traçons et calculons la surface d'un rectangle de 4.673 m x 1.442 m = 6.72 m2, qui sera la surface de la bande de chargement de notre panne.

- d/ Le poids de la bande de chargement sur notre panne sera de 6.72 m2 x 197,48 kg/m2 = 1328,1 kg.

2/ Dimensionnement de la panne :

- Ma pannes estimée en 24 cm x 12 cm, a une équivalence en section avec une panne de 28 cm x 10 cm d'une charge admissible de 1792 kg pour 4,5 mètres de portée libre ou de 1469 kg pour 5 mètres de portée libre, dans le tableau (lien ci dessous).

- http://www.valleeducousin.fr/I...

- Donc le dimensionnement de mes pannes estimées est conforme, avec une petite sécurité en plus, la charpente ne subira pas de déformation ni désordre.

- Si nous avions posé des pannes en 22 cm x 10 cm = 943 kg admissibles pour 4.5 m de portée ou 770 kg admissibles pour 5 m de portée, il est évident que la toiture se déformerait.

- Enfin, les charpentiers préfèrent de nos jours installer des pannes composites (lamellé collé, etc.) au dessus de 5 mètres de portée et ne pas dépasser 6 mètres de portée en ajoutant une ferme.

- Nota : Les pannes sablières (portées sur poteaux) ainsi que les pannes faîtières de subissent qu'une demi charge de cette bande de chargement, mais on les débite aux mêmes sections que les pannes intermédiaires.

- Ici un exemple en situation réelle intéressante (lire les commentaires) https://www.lairdubois.fr/pas-...

Bandes de chargements de ferme, de panne et chevro...

- Maintenant que nous savons calculer le dimensionnement de pannes , il faut les poser sur les porteurs (Poteaux, pignons, murs et/ou fermes), et ce de façon réfléchie pour atteindre le maximum utile et le minimum de contraintes de chacune .

1/ Les pannes sablières :

- Les pannes sablières à l'origine se posent sur les arasement des murs sur un lit de sable pour accueillir le bas des chevrons dans leur ensemble, et pouvoir par jeu de glissement ne pas pousser sur les murs (fig 2)!

- Une sablière contemporaine, est plus simple à mettre en place du fait de la qualité des matériaux, en effet l'arase de mur est souvent calibrée droite, et les bois sont assez rectilignes (fig 1) !

- On débite les sablières traditionnelles d’arasés dans du chevrons de sections 8/12 cm généralement.

Les règles à respecter sont :

- Une panne sablière se trouve sur un poteau ou sur les pieds de fermes dans le cas d'ouvrages battis sans murs (fig 4) (auvents, fermes de hangars agricoles, préau, etc.).

- Une sablière, même contemporaine traditionnelle (panne/chevrons ne doit jamais être scellée ou fixée sur les murs, elle est seulement maintenue par le clouage des chevrons, et le poids de toiture.

- Elle peut être par contre clouée sur les entraits, moises ou blochets des fermes.

- Pour des chevrons de coyau, il y aura doubles sablières avec les mêmes règles à suivre pour chacune (fig 3) !

- Des petits coins (ou une latte) peuvent être cloués derrière les chevrons pour éviter le déversement de la sablière (fig 1).

- Par contre on scelles ou fixes les sablières de fermettes, ces dernières étant normalement triangulées (fig 5) !

- Le “délardement” est important car il permet de donner une surface d'appuis aux clouage de chevrons, tout en permettant de dresser l'alignement des chevrons, en effet nous traçons le délardement par lignette ou cordex, ce qui permet d'avoir une rectitude du sciage de la pente délardée même si les bois sont tordus ou cintrés !

- On procédera de la même manière pour les pannes faîtières et intermédiaires posées d'aplomb.

- On peu se passer de délardement en entaillant légèrement les chevrons ce que l'on nomme “un pas de chevrons”, à condition que les bois soient droits au départ, mais cela prend beaucoup de temps !!

- On ne clouent jamais les chevrons directement sur une arête de sablière, il y aurait écrasement et l’alignement deviendrait un cauchemar !!!

- La sablière se cale de niveau sur l'arase de mur (murs parallèles), puis dès que les chevrons sont cloués et la finition faite (frisette, bandeaux, planche à chenaux, etc.), on peut sur-caler en dégradant depuis le milieu de la longueur jusqu au rives pour donner de la pente aux futurs chenaux.

- Quand les murs du bâtit ne sont pas parallèles, l'arase de mur sera montante ainsi que la sablière .

- Les sablières s'assemblent entre elles par entures en mi-bois clouées (fig 4).

Situations générales des sablières fig 1 détail de sablière traditionnelle contempora... fig 2 Sablière traditionnelle avec "caches moineaux. Fig 3 doubles sablières anciennes (coyau) fig 4 Panne sablière sur poteau et liens de contre... fig 5 Sablière de fermettes

2/ Les pannes intermédiaire ou ventrières :

- Jadis les pannes intermédiaires étaient appelées ventrières, placées sur le ventre de la charpente, en cela nous avons gardé le fait que nous les posons en fonction du cintre naturel pour qu un toit neuf soit “bombé” ou “ventru”, ce qui permet de contrebalancer la flèche de déformation naturelle dans le temps !

- En résumé, une panne intermédiaire doit être parfaitement calculée et taillée et posée avec soins pour que la toiture reste plane.

- Les règles à respecter impérativement sont :

- Ne jamais sous dimensionner les pannes, ainsi que leurs espacements divisés qui ne doivent jamais être supérieur à 1,80 mètres d’axe en axe, sinon on ajoute une panne !

- Une panne intermédiaire se pose en fonction du fil du bois et de ses cintrages naturels, toujours le bombé coté lattis.

- Sa face creuse se place vers l'extérieur quand la panne est posée en devers!.

- Sa face bombée en extérieur quand celle ci est posée d’aplomb !

- Quand une panne intermédiaire est posée d'aplomb, on lui taille un délardement d'angle à la pente du versant, (on ne clouent jamais les chevrons sur une arête) !

- La rencontre de deux pannes intermédiaires doit toujours être enturée (en sifflet neuf) et ce sur l'axe du pignon ou de la ferme ou croisée l'une sur l'autre (rénovation), on ne pose jamais deux pannes “bout à bout”, en cas de déformations de la ferme ou d un pignon, la panne peut en effet se retrouver dans le vide et s'écrouler !

- En cas de bois de réemplois, on ne retourne jamais un bois flué surtout pour une panne intermédiaire, on cales ou on entailles les chevrons pour le dressage.

- Les pannes intermédiaires se trouvant en noue et arêtier, doivent être tracées sur épure pour en rechercher les coupes (en lierne ou sur les bois) ainsi que leurs échantignoles respectives si c'est le cas (fig 4)!

- Les échantignoles doivent être en bois sains, avec le fil non parallèle à la pente de toiture, mais descendant dans une logique de jambe de force ! (même si elle se fend, elle restera en place et efficace) (voir schémas).

- Dans des charpentes de service ou design, on peut utiliser les agents de liaisons métalliques (en lierne) et pannes métalliques (très résistantes) (fig 3-5).

- Nous pouvons adjoindre des “écharpes” pour soulager les pannes intermédiaires de leurs devers, ou d une ferme de croupe posée sur elles par exemple .

- Si un “accident de toiture” (fenêtre de toit, cheminée, lucarne, etc.) gène le passage de panne intermédiaire, on décale la pannes sur deux autres échantignoles!

- On ajoute une panne si ce décalage fait dépasser la portée de 1.80 m maximum entre deux .

Situations générales des pannes intermédiaires ou... fig 1 Série de pannes intermédiaires traditionnell... fig 2 Série de pannes traditionnelles anciennes ht... fig 3 Panne intermédiaire en lierne contre l arbal... fig 4 Pannes intermédiaires en noue et réciproque... fig 5 Échantignole métallique

3/ Les pannes faîtières :

- Une panne faîtière comme le nom l'indique est posée au “faîtage” d'une charpente, elle constitue la réunion des deux versants de la toiture, tout en “contre-ventant” l'ensemble quand elle est posée sur une ferme et nantie de liens.

- On la trouve aussi évidemment sur pignons, et enfin en situation muraillère dans le cas des auvents .(voir schéma ci dessous)

- Les règles à respecter sont :

- La panne faîtière est toujours posée d'aplomb, elle reçoit deux délardements au sommet pour les chevrons des deux versants, ou un délardement dans les toitures à un pan (Fig 1-2).

- Le champs “bombé” se place vers l'extérieur, par contre il faut choisir les bois les plus droits de préférence pour une faîtière .

- La panne faîtière doit être enturée de la même façon que les autres pannes, mais en plus assemblée quand elle se trouve sur un poinçon par “gargouille” ou par tenon/mortaise (fig 3)!

- Les liens lui sont assemblés par tenons/mortaises, ou en embrèvement cloués ou vissés .

- La panne faîtière est dimensionnée comme les pannes intermédiaires même si elle porte moins de charge (pratiquement nulle si les chevrons sont assemblés ou en coupes jointives au faîtage .

- Par contre dans certain cas elle est porteuse à part entière (toiture très plate avec chevrons décalés) (fig 4) .

- Un double faîtage comporte deux faîtière assemblées en aplomb l'une de l'autre sur les poinçons, et son reliées par croix de Saint André destines à contreventer les fermes (Fig 5).

Situations générales des pannes faîtières fig 1 Pose d'une panne faîtière traditionnelle .... fig 2 Panne faîtière muraillére de auvent fig 3 Panne faîtière en "gargouille" sur poinçon... fig 4 Panne faîtière porteuse en lamellé collé fig 5 Double faîtage avec croix de St André

Les sorties et entures de pannes :

- Les pannes ont aussi des contraintes linéaires à prendre en comptes, à savoir que si elles ne sont pas basiquement d'un mur à l'autre dans un bâtit simple, il faut les relier entres elles et travailler sur leurs bouts apparents .

- Les liaisons de pannes se font par “entures” (voir chapitre des assemblages de charpente ), mais le plus souvent par coupe en “sifflet” dont l'axe d'assemblage se trouve toujours sur les porteurs .

- L'angle de coupe est dans une logique de rectangle de 20 cm x 30 cm, jamais à moins !!

- Les sorties de pannes peuvent aller de “pas de dépassement” noyé dans le mur jusqu'à plusieurs mètres sur consoles ou poteaux (ex. pignon avec terrasse couverte (fig 4)).

- Les fausses sorties, sont des morceaux de pannes destinées à recevoir seulement les débords pour des sablières ou dans le cas de fermettes, ou encore en restauration pour esthétique. (voir schéma si dessous)

Les règles à respecter sont :

- Les liaisons de pannes ne doivent jamais être posées “bout à bout” (raison déjà expliquée plus haut) !

- Les entures ou les sifflets doivent toujours se clouer, se visser, ou se cheviller sur les supports porteurs (ex fig 1).

- Les fausses sorties de pannes doivent être fixées solidement contre le “porte à faux” et au moins traverser le pignon. (fig 2)

- Les liaisons de pannes doivent êtres axées avec les porteur et contre une échantignole, en gargouille, tenons mortaise de poinçon, scellée en pignon, ou en lierne solide (ex fig 3).

- Si une panne doit être décalée des autres (cheminée, fenêtre de toit, etc.), on doit la placer par croisement à d'autres pannes, soit la placer sur une échantignole à part et laisser dépasser cette panne du porteur d'au moins la valeur de sa section (ex. une panne de 10/22 cm ,le dépassement du porteur doit être de 10 cm !)

- Les fausses sorties composées de plusieurs éléments cloués en empilement sont très sensibles aux éléments et doivent être abrités de préférences !

- Les embouts de pannes doivent être protégés des intempéries par bandeau ou zinguerie.

- Des qu'une sortie de panne excède 1/4 de sa longueur totale, on doit la soutenir en console ou poteau (fig 4).

- Les sorties de pannes peuvent être travaillées, décorées, chantournées, etc.. pourvus que leurs portance et leurs résistances aux intempéries ne soient pas impactées !

- Les pannes courbes (tourelles) se taillent historiquement dans des bois choisis déjà cintrés naturellement et recalibré !

- Toutefois, on peu les chantourner sur une face et refixer la chute sur le bombé (après recalibrage) à condition que le bois non tranché soit équivalent à l'admissible d'une panne droite.

- Quand la courbe est importante, on part généralement d'un plan polygonal auquel on ajoute des recharges pour le cintrage .

- La technique lamellée-collé peut être utilisée !

- Les pannes peuvent être utilisées comme seul support sans chevronnage à la toiture (panneau sandwich, panneaux dérivés de surfaçage, etc .), auquel cas on doit calculer et resserrer leurs espacements .

Situation des extrémités de pannes dans une charpe... fig 1 Coupe à sifflet traditionnelle classique fig 2 Fausse sortie de pannes (ex pour fermettes)... fig 3 Sortie de panne sablière chantournée de auv... fig 4 Sortie de pannes avec consoles fig 5 Sorties de pannes chantournées et sculptées...

Les contraintes et dimensionnements des chevrons, empannons et noulets

1/ Le chevronnage antique :

- Jadis, le chevronnage était souvent lui même le constituant de la charpente, basique construit avec de fortes perches, ou assemblé en “Charpente à chevrons portant ferme”, c'est à dire que les chevrons étaient assemblés en fermes rapprochées et alignées, puis voligées et/ou lattées.(fig 1)

- Cette méthode est encore bien visible sur nombres de monuments historiques.

- Le procédé demandait beaucoup de bois et de travail, mais était très performant à l'image de ces travaux arrivés jusqu'à nous !

- Le principe à été largement repris au 20 éme siècle dans les charpentes en fermettes .

2/ Le chevronnage commun :

- Les chevrons communs étaient en perches jusqu'à l'arrivée du sciage mécanique performant (fig 2), et depuis toutes une gamme de sections permettent d'avoir le chevronnage nécessaire pour chaque charpente (ex 6/8, 8/8, 8/12, 10/10, etc …) .

- On peut aussi chevronner plus porteur et même de mur à mur à base de solivettes (+ étrésillons) (ex 4/21, 6/15, etc .) si le besoins le précise (fig 3-4) .

3/ Les Noulets :

- Ce sont les chevrons avec coupes à rechercher reposant sur ou contre une noue. Ils sont de même sections généralement que les chevrons classiques sur la toiture (fig 5).

4/ Les empannons :

- Ce sont les chevrons avec coupes à rechercher reposant sur ou contre un arêtier. Ils sont de même sections généralement que les chevrons classiques sur la toiture (fig 6).

fig 1 "Charpente à chevrons portant ferme" fig 2 Chevronnage ancien en perches fig 3 Chevronnage moderne classique fig 4 Chevronnage renforcé fig 5 chevronnage en noue par "noulets" fig 6 Chevronnage d arêtier "empannons"

Dimensionnement des chevrons :

- Pour dimensionner les chevrons d'une charpente, on utilise la même méthode de calcul que pour les pannes avec une bande de chargement !

- On doit déterminer cette bande de chargement, puis calculer la charge au mètre carré, faire le ratio pour un chevron et enfin à partir du tableau déterminer la section admissible de chevron .

Exemple :

- Nous reprenons notre exemple d'illustration vu au chapitre des pannes.

- a/ Sur le plan de pannes portées libres, nous divisons les chevrons espacés d'une logique de 50 cm d'axe en axe = 57,3 cm suffisant pour mon projet .

- b/ La bande de chargement sera elle aussi de 57,3 cm puisque les axes face au vide de part et d'autre du chevron sont identiques .

- c/ La longueur portée libre entre deux point d'appuis du chevron est mesurée de 1,442 cm (de la sablière à la panne intermédiaire de l'exemple).

- d/ La surface de la bande charge sera donc de 0,573 m x 1,442 m = 0,826 m²

- e/ bois +/- 8 kg (estimation en enlevant le poids de pannes) + éléments étanches 50 kg/m² + neige ponctuelle 55 kg/m² + vents dominants 65 kg/m² = 178 kg/m² de couverture.

- Nota : Normalement le poids de plafond et d'isolation ne sont pas pris en compte car on ne doit pas suspendre le plafond aux chevrons traditionnels ! En effet on doit pouvoir normalement agir sur la toiture sans toucher aux sous œuvres (ex. changement de chevrons).

- f/ Calcul de la bande de chargement 0,826 m² x 178 kg/m² = 147 kg .

- g/ Sur l'abaque, j'ai une correspondance de 283 kg admissibles sur un bois de section 6 cm x 7 cm pour 1.50 mètre de portée .

- Mes chevrons étant en 6 cm x 8 cm pour une portée de 1,442 mètres, je suis largement dans le module avec en plus une sécurité de +/- 130 kg .

- En admettant que les pannes soient espacées du maximum à 1,80 mètres d'axe en axe, d'après la correspondance c'est très acceptable mais on se rapproche de la limite .

- http://www.valleeducousin.fr/I...

- Dans le cas ou il faudrait rectifier, nous pouvons ajouter quelques chevrons ou changer de section en restant toujours dans une logique de 50 cm de moyenne d'axe en axe, ici commencera le calcul pour une efficacité optimum pour un coût minimum !

Les mises en œuvres des chevrons :

- Les chevrons représentent une partie à part entière de technique de taille et de pose d'une charpente, leur mise en œuvre doit être bien réalisée pour garantir la pérennité de l'ensemble d'une charpente !

- En apprentissage, l'étude du chevronnage apporte un très vaste champs d'actions de l'art du trait et de taille de charpente .

- Les règles à respecter sont :

- Les chevrons doivent être toujours en appuis sur deux points porteurs et doivent être calculés en fonction !

- Les chevrons doivent être toujours posés avec leurs cintres naturels “bombés” vers l’extérieur !

- On doit écarter les gros nœuds ou défauts du bois face au vide, on doit ajouter un chevron contre un chevron défectueux si nous ne pouvons pas le remplacer !

- Nous gardons les chevrons propre et biens droit ainsi que les beaux embouts pour les rives et les sorties .

- Des grands chevrons porteurs (solivettes) doivent être étrésillonnés à la moitié de leurs portées et solidement maintenus aux extrémités voire même ici aussi étrésillonnés .

- Les chevrons traditionnels se clouent ou se vissent sur les pannes, on peut utiliser des équerres métalliques quand ils sont très larges (solivettes) .

- Les chevrons doivent être chevêtrés aux accidents de toiture (fenêtre de toit, cheminée, etc.) .

- Les liaisons entures de chevrons doivent être avec une coupe de niveau en repos toujours à l’axe d’une panne (en rive ou apparent) ou croisés aux intermédiaires cachés. Comme pour les pannes, les chevrons ne serons jamais posés bout à bout !

- Le “forger” en porte à faux des chevrons ne doit pas dépasser +/- 50 cm de niveau depuis le mur .

- Les chevrons traditionnels de doivent pas être porteurs en sous œuvre de plafond, auquel cas on doit ajouter de “faux chevrons” pour les suspentes de plafonds et d'isolation.

- Les chevrons arrivant en coupes de niveau sur des arases doivent être de préférence sur des semelles servant de sablière .

- Les chevrons doivent toujours être en divisions régulière et posés cloués droit (alignement redressé au clouage) .

- Un bon charpentier préparera ses sorties (coupes propres et teinte de protection) de chevrons à l'atelier ou sur le chantier au sol .

- Les chevrons de noues ou d arêtiers doivent être préparés depuis l'épure par herse .

- Les espaces entre les chevrons doivent être avec une logique moyenne de 50 cm d'axe en axe ( entre 40 cm et 60 cm d'axe en axe suivant le type de couverture), ( ex. 40 cm pour de la tuile plate et 60 cm avant pose de voliges porteuses) .

- Ces divisions sur le chantier se font “d'un bord à l'autre” ce qui permet d'absorber les différences de calibrage du sciage brut .

- Quelques schémas ci dessous de détails de mise en œuvre des chevrons .

Situations générales des chevrons

Les contraintes et dimensionnements des solivages et voligeages

Le solivage :

- En général c'est un appareillage de bois juxtaposés de niveau destiné à recevoir planchers et/ou plafonds.

- Ce sont des ouvrages ici aussi du domaine de travail du charpentier .

- Les solivages se calculent en fonctions de leurs destinations domestiques finales et doivent être vérifiés ou/et repris si la fonction change vers plus de chargement ! (ex. une chambre devenant un bureau avec du personnel, ou création et pose d'un escalier futur, etc.).

- Dans ce chapitre, je ne donnerais pas d'exemples de calculs, il y a bon nombre d'abaques disponibles en ligne !

- Ci dessous un chapitre sur les solivages se trouvant sur l'air du bois, ainsi qu'un lien d abaques assez complet sur le net !

- https://www.lairdubois.fr/pas-... - http://www.bois.com/interieur/...

1/ Les solivages traditionnels anciens :

- Ils sont bien connus de tous ! C'est que l'on nomme “plafonds à la française” à base d'un sommier portant des soliveaux entaillés très peu espacés et les poutraison (à base de poutres de sections minimum 15 x 15 cm juxtaposées entre axe tout les 1 mètre maximum ).(fig 1-2) .

2/ Les solivages porteurs traditionnel contemporains :

- Ils sont à base de solives calibrées de façon standardisées donnant un large éventail de sections pour confectionner des solivages performants et calculés en fonction des besoins .(fig 3)

3/ Les solivages "légers" non porteurs :

- Ce sont tous les solivages destinés à supporter un plafond ou un plancher de propreté, souvent posés de ferme à ferme pour les combles perdus .

4/ Les solivages composites :

- Ce sont les solivages composés de bois composites (lamellé collés, poutres reconstituées, etc .)

- Ces procédés apportent une qualité optimum de portance et de durabilité .(fig 5-6) .

Quelques règles :

- Les solivages contemporains se posent dans une logique d'axe en axe de maximum 50 cm, et doivent être étrésillonnés chaque fois (non apparent) même composites !

- Quand le solivage est apparent, on doit choisir des bois sec et de qualités supérieur !

- La partie bombé de cintre naturel des solives neuves doit toujours être positionnée coté plancher, les plus bombés au centre des pièces à planchéier !

- Ne jamais retourner une solive flué en réemplois !

fig 1 Solivage traditionnel ancien "plafond à la f... fig 2 Solivage traditionnel ancien en poutraison... Solivage porteur traditionnel contemporain fig 4 Solivage non porteur pour plafond suspendu (...) fig 5 Solivage en éléments composites avec étrésil... fig 5 bis Solivage en éléments composites avec étr...

Le voligeage :

- Une volige à l'origine est une planchette de bois d'épaisseur faible (moins de 22mm) large d'environ +/- 10 cm posée jointive clouée sur les chevrons et destinée à recevoir l'élément étanche de couverture quand un lattage n'est pas requis (fig 1) !

- Le voligeage représente l'action de planchéier un toit sur les chevrons avant de poser l'élément étanche .

- Le voligeage est normalement exécuté par les couvreurs avec la pose des ardoises, tavaillons, lauzes, etc (fig 3), mais les charpentiers posent assez souvent eux même le voligeage, surtout depuis l'arrivée du lambris industriel et des panneaux particules servant à faire de la finition en cas de charpente apparente (auvent, kiosque, préau, etc…(fig 4)) ou pour préparer la toiture au zingueur par exemple (fig 5-6) .

- Les essences traditionnelles utilisées sont généralement du bois résineux ou feuillus tendres (peuplier, tilleul, aulne, bouleau), qui peuvent plier dans des charpente courbes (fig 2).

- Le voligeage est toujours posé sur les chevrons, et n'est pas à confondre avec le lambrissage celui ci arrivant sous les chevrons !

- Quelques règles :

- Les voliges traditionnelles se clouent, le voligeage contemporain par panneaux vissés !

- Pour le voligeage d'agrément il est conseillé de teinter ou peindre au sol dans le confort qu'offrent des tréteaux plutôt que d avoir à jouer les équilibristes sur échelles ou échafaudages et de plus un gain de temps non négligeable !

- Dans le cas d'éléments de voligeages en rainures languettes, les rainures doivent toujours être supérieur à la languette pour éviter la stagnation liquide et d'humidité .

fig 1 Voliges traditionnelles fig 2 Voliges cintrées en force sur tourelle fig 3 Pose d ardoises sur de la volige traditionne... fig 4 Voliges de d ornementation fig 5 Voligeage en panneaux fig 6 voligeage traditionnel pour couverture en zing...

- Voila un long chapitre important, il est temps de poser la question si c'est assez clair et compréhensible pour m'aider à continuer ce pas à pas dans ce sens, merci !

Notions de base de charpente pour L'Air du Bois

— Michaud Jacky 2019/03/16 17:22