Les différents assemblages de charpente.

- La charpente dite traditionnelle est constituée de divers ensembles de pièces assemblées en un réseau solide et stable dans le temps !

- Avant d'étudier en détail chaque pièce, il faut apprendre et comprendre le moyen de les joindre entre elles fermement, autrement dit, visualiser le large éventail d'assemblages courants traditionnels utilisés en charpente !

Notions physiques et mécaniques sur les assemblages

- En avant propos, nous allons ici découvrir les notions physiques que doivent subir les assemblages dans la construction bois.

- Dans le domaine charpentier, on doit adapter la taille d'un assemblage en fonction de sa destination et pratiquement d'instinct professionnel on saura appliquer la meilleur solution solide et pérenne, connaissant les principes physiques auquel ils seront confrontés .

- Les contraintes sur les assemblages sont majoritairement exercées sur la surface de liaison des deux pièces de bois que ceux ci relient .

1/ La Compression :

- La compression est une contrainte mécanique équivalente à l'action d'une force qui exerce une pression à chaque extrémité d'un corps solide !

- les effets sur des assemblages sont principalement : l'écrasement ,l'éclatement, la rupture, le glissement et ripage, le cisaillement.

2/ La traction ou tension :

- La traction, ou tension, est une sollicitation qui consiste à tirer sur une poutre droite. Le contraire de la traction est la compression !

- les effets sur des assemblages sont principalement : l'arrachement, la rupture, le glissement et ripage, le cisaillement,

3/ La torsion :

- La torsion est la sollicitation subie par un corps soumis à l'action d'un couple de forces opposées agissant dans des plans parallèles et dont l'élément de réduction est un moment de force agissant dans l'axe de la poutre.

- les effets sur des assemblages sont principalement : l'éclatement, glissement, arrachement, écartement.

4/ Les poussées latérales horizontales et verticales :

- la poussée dans le cas qui nous intéresse, se traduit par une pression latérale horizontale ou verticale sur les assemblages, d'avant en arrière, de droite à gauche, ou de bas en haut.

- les effets sur des assemblages sont principalement: L'éclatement, le basculement, l'écartement, le glissement, le cisaillement, l'arrachement, la rupture .

- Les schémas ci dessous, nous permettrons de visualiser plus facilement plus tard les divers assemblages de charpente, et leurs physionomie réfléchies, visant à contrebalancer les effets physiques mécaniques auquel ils sont confrontés.

La compression La compression bis La traction ou tension La torsion Les poussées latérales horizontales

Assemblage tenon/mortaise

- C'est l'assemblage ancestral par excellence, il est chaque fois présent dans le cadre de la charpenterie traditionnelle ! (fig 1)

- Il n'est pas à comparer au tenon/mortaise de menuiserie/ébénisterie même s'il adopte les mêmes caractéristiques, il sert surtout de liaison, mais il est flottant, et peut être soumis à des contraintes mécaniques sur ses appuis (abouts-arasements).

Le tenon en charpente :

- Il fait une épaisseur de 29 mm d'épaisseur (tracé à 30 mm (= jauge de charpentier), mais usiné avec du jeu) et une longueur de 5 mm de moins que sa mortaise, majoritairement placé en axe du champs de la pièce de bois, il peut contenir un épaulement central en cas de grande longueur d'arasement. ses arasements sont soit parallèles à la pièce de bois, soit nantis d'embrèvements pour des raison de renforcement au ripage.

- En charpente, le tenon est tracé au piquage avec un désabout de propreté, qui permet d'avoir une arête perpendiculaire de niveau, même si ce tenon se situe sur du bois gauche faisant varier le parallélisme de ses arasements, tout en évitant d'avoir des pointes de bois fragiles. (fig 2).

- Il peut comporter un petit épaulement à l'arrière, permettant de masquer la mortaise dans des ouvrages vus ! (fig 3).

- Le trous de cheville se percera après le démontage de l'essai à blanc de l'assemblage, et devra être biaisé pour le “chevillage à tire”.

La mortaise en charpente :

- Elle fait 30 mm (= jauge de charpentier) d'épaisseur pour une profondeur de 100 mm est tracée en axe avec la pièce, dans sa largeur, les bords sont souvent verticaux (mortaiseuse), mais on peut aussi biaiser selon la pente de la pièce à assembler (fig 3-4).

- La mortaise de charpente, comporte très souvent un embrèvement (à couvert ou découvert selon les cas) qui renforce les contraintes dont il peut être est soumis ! (fig 5).

- Dans de très grosses pièces de charpente, l assemblage tenon/mortaise peut être double !

- Le trou de cheville est percé avant le montage à blanc, pour pouvoir ensuite repérer le trou sur le tenon une fois monté à blanc.

La cheville de charpente :

- Elle est réalisée dans du bois dur (chêne, robinier) .

- Il faut les débiter dans du bois fendu, ce qui permet d'avoir un fil parfaitement droit !

- On réalise des carrelets de 18 x 18 mm, puis on fait un quart de rond toupillé, ou l'on fait au rabot des chanfreins afin de la rendre de section octogonale.

- Les chevilles doivent être solides pour résister au principe du tire !

- A la pose, on trempe les chevilles dans de l'huile, puis on les enfonce au marteau sans s’arrêter avant d'être complètement plantées sinon elles risquent d'éclater !

Fig 1 Fig 2 Fig 3 Fig 4 Fig 5 Fig 6

Tenons/mortaises particuliers

Le tenon/mortaise débouchant à clef :

- C'est un tenon/mortaise surtout destiné à bloquer l'assemblage quand il est soumis à une traction, il est plus long à mettre en œuvre.

- Dans le cas ou il serait apparent il est très décoratif !

Le tenon/mortaise "mordâne" ou "bec de canard" :

- C'est un assemblage tenon/mortaise destiné principalement au pièces de plancher (solivage, chevêtre, linçoir), il permet de renforcer le tenon par ajout de bois par tracé à l'arasement supérieur dans sa conception .

- Il peut être chevillé dans une mortaise borgne, ou débouchant nantis d'une clé .

Le tenons/mortaises "à chaperon" et à "paume" :

- C est un assemblage tenon/mortaise qui à la particularité d avoir un (ou les) arasement qui épouse le profil du flache présent sur l arête de la pièce mortaisée ,le tracé se matérialise au piquage , il permet de rectifier l' appuis de l arasement .

- A ne pas confondre avec la “paume” :, qui elle est réalisée volontairement pour renforcer un assemblage de solivage.

Le faux tenon :

- Le faux tenon est aussi appelé «pigeon». Il permet de relier deux pièces coupées d’onglet ou droites parallèles.

- Il peut être débouchant ou borgne, chevillé ou à clefs .

Le tenon dit « "oulice" :

- Souvent employé dans les maisons à colombage (Alsace, Normandie, …) dans le cadre de bois verticaux coupés par un pièce oblique appelée décharge !

- les pièces de bois portant un tenon à « oulice» (l’about du tenon est coupé d’équerre par rapport à la face de la pièce et non à l’arasement).

- la pièce portant un assemblage à oulice se nomme tournisse il peut y avoir embrèvement !

- Cet assemblage est le plus souvent chevillé à “tire” .

Tenon/mortaise débouchant à clef Tenon/mortaise "mordane" ou "bec de canard" Tenons/mortaises "à chaperon" et à paume Faux tenons Tenon/mortaise dit "oulice"

Assemblages par embrèvements

- Les embrèvements consistent à pratiquer une (ou des) entailles d'abouts dans la pièce de bois réceptrice, pour accueillir l'autre pièce taillée en profil inverse, dans le but de contrebalancer et renforcer les fortes contraintes de cisaillement dues au glissement, et ripage par compressions (souvent vu entre l'arbalétrier et l'entrait).(fig 1).

- La surface qui se trouve devant l'about se nomme le talon, il faut que celui ci soit assez long pour contenir la poussée du ripage !

- L about est généralement taillé a la bissectrice de l'angle des deux pièces sollicitées, par contre souvent les charpentiers le scie d'équerre pour gagner du temps.

- Personnellement je faisait l'about par bissectrice pour les arbalétrier, les autres d'équerres.

- Ils peuvent être “a vifs”, boulonnés (vissés ou cloués dans les petit travaux à faibles contrainte (ferme de lucarne)), bridés métalliquement (fig 5), ou la plupart du temps associés de tenons/mortaises (voir plus haut).

- L'about décalé il est employé généralement quand le talon est insuffisant (fig2).

- Quand l'about supposé à très peu de talon ou inexistant, on pratique un embrèvement “en gorge”, qui permet d'avoir la même force mécanique d'appuis (fig 3).

- On utilise les embrèvements doubles en gorge et en about lorsque les assemblages sont très sollicités (fig 4).

Assemblage par embrèvement en about (fig 2) About décalé (fig 3) Assemblage en gorge (fig 4) Embrèvement double (en gorge et en about) fig 5 embrèvements boulonné et bridé

- L’embrèvement couvert, est entaillé à l'empreinte du repos (travaux apparents), et l’embrèvement découvert, est façonné à la scie d'une face à l'autre par gain de temps (dans les combles perdu ou greniers).

- On les trouvent souvent dans les poinçons.(fig 1-2)

- En gorge à pleine section, on l'utilise généralement pour une pente de toit inférieure à 45% en tête d’arbalétrier (ce qui donne un effet queue d'aronde).

- En about on utilise généralement pour une pente de toit supérieure à 45° en tête d’arbalétrier. (fig 3).

(fig 1) Embrèvement couvert (fig 2) Embrèvement découvert (fig 3) détail en about et en gorge pleine sectio...

Les assemblages par entures

- C'est l'assemblage ou la liaison de deux pièces de bois linéairement.

Les entures de compressions :

- Elles servent à joindre deux pièces en verticale d'aplomb, on les retrouves le plus souvent en restauration par rapport à des poteaux.

- L'enture la plus banale, est simplement usinée de deux coupes d'équerre reposant l'une sur l'autre, et tenues par des moises boulonnées ou clouées.

- Dans des travaux de monuments historiques ou apparents en habitations, on pratique par quartiers mi-bois, ou enture de compression oblique à mi-bois, plus compliqués mais plus esthétiques (fig 1) !

Les entures de continuités :

- Elles servent généralement à joindre des pièces de bois horizontales passantes (pannes), ces assemblages doivent être placés en repos (murs , sol , poinçon, etc ..) car ils consistent surtout à produire plus de surface aux liaisons de pièces, sauf dans le cas de l'enture à trait de Jupiter qui peut être dans certains cas placée au dessus du vide (fig 2).

L'enture de continuité à mi-bois :

- On la trouve souvent dans les liaison de sablières en repos sur les murs et de fausses sorties de pannes.

L'enture de continuité à sifflet et à sifflet désabouté :

- Elles sont généralement utilisées pour les pièces passantes (sablières sur poteaux, les pannes, les faîtages et les chevrons).

L enture à trait de Jupiter :

- Emblématique assemblage de charpentier , son nom viens de sa forme en éclair de foudre , il est rarement utilisé mais toujours très esthétique en plus de reprendre les efforts de tension !

- On l utilise en restauration de monuments historiques généralement .

fig 1 Entures de compressions (fig 2) Entures de continuités

Les assemblages à queues d'arondes, par enfourchements et à mi bois

Les assemblages par queues d arondes :

- Ils sont destinés a des liaisons travaillant en tension ou en traction , ils peuvent être entures ou en perpendiculaire .(fig 1)

Les assemblages par enfourchements :

- Ils sont destinés dans certains cas à des assemblages verticaux , linéaires , ou horizontaux (fig 1) .

Les assemblages à mi-bois :

- On les retrouves souvent dans le colombage et le solivage (fig 2).

(fig 1) Assemblages à queues d arondes et enfourch... (fig 2) ,Assemblages à mi bois

le moisement ou moisage

- Le principe est bien connu en charpente, il consiste à jumeler deux pièces appelées “moises” enserrant une troisième, le tout étant boulonné.

- Cet appareillage est très résistant, et pratiquement toujours utilisé pour les grands entraits, entraits retroussé, et les blochet.

- Le principe révolutionna le domaine de la charpente depuis la fin du 18 ème siècle par l'arrivée des sciages mécaniques et de la boulonnerie.

- Attention des entailles mal considérées peuvent diminuer la résistance de la pièce ! il faudra veiller à l'étude de bien agencer la structure.

- La profondeur des entailles de boisage est généralement de 15 mm (lame de mètre pliant comme jauge).

Le moisement lisse :

- Le principe réside en ce que les pièces de bois sont simplement enserrées par un boulon les traversant, celui ci recevant toute la force de cisaillement.

- Il doit être utilisé que dans le cadre de liaisons sans contraintes majeures (fortement déconseillé dans le treillage mécanique d'une ferme). (fig 1).

Le moisement à une entaille :

- Le principe étant que les pièces passantes entre les moises, sont plaquées dans une entaille recevant leurs profil à vif, puis le tout traversé par des boulons de serrage, le résultat quand il est pratiqué de façon réfléchie sur les bonnes pièces est d'une remarquable résistance aux compressions tout en sollicitant minimement le boulon au cisaillement. (fig 2).

Le moisement à double entailles :

- C'est le même principe que ci dessus, sauf que les bois passants sont eux même entaillés, leurs attribuant ainsi des arasements qui accentuent un peu plus le contrebalancement des contraintes. (fig 3).

Le double moisement :

- Quand cela est nécessaire et possible, le principe fait que toute la surface de coupe d'un arbalétrier peu reposer sur un mur, tout en conservant une entaille en désabout, et la possibilité d'un double boulonnage. (fig 4).

Les poteaux moisés :

- Comme le nom l'indique, il s'agit de poteaux constitués d'un assemblage linéaire moisé, ils sont très solides est résistants,

- Le principe est d'enserrer des entretoises de fil vertical, et de boulonner le tout, ils sont très décoratifs en intérieur dans le style industriel à la mode en ces temps.

- En extérieur, ils ne doivent servir que pour des bâtis de préférence démontables ou provisoires (ex .stand, moules support pour tailleur de pierre), car ils sont sensibles aux intempéries (fig 5).

(fig 1) Moisage lisse (fig 2) Moisage à simple entaille (fig 3) Moisage à double entailles (fig 4) Le double moisement (fig 5) Poteau moisé Diverses solutions de moisage

Les divers renforts d'assemblages de charpente et les liaison métalliques

Éléments divers :

- Il s agit de tout éléments bois ou métalliques visant à renforcer les assemblages ou faisant obstacles aux assemblages de pièces parallèles en friction, certains sont dévolus à la restauration ou à la modification de charpentes.

- Pour en citer quelques uns, comme les étriers, les boulons (de charpentes), les flasques (moises ou fers plat), les crampons (clefs en bois traversantes), les brides, équerre entaillées etc …. (fig 1).

Les assemblages par connecteurs métalliques :

- Tout droit venu d'Amérique il y a quelques décennies, les agents de liaisons préfabriqués métalliques ont fait leurs preuves, mais ne sont pas très aimés des charpentiers en général, car ils ont un peu fait de l'ombre à leur profession.

- On appelle dans le métier, de la “charpente de meccano”, c'est très pratique mais peu esthétique !

- Ils sont solides et résistant si ils sont bien considérés à leurs usages, et à condition que les supports auxquels ils sont fixés soient porteurs bien évidemment !! (fig 2-3).

- Ci dessous le lien des liaisons les plus utilisées.

https://www.simpson.fr/product...

Fig 1 Éléments divers Fig 2 Assemblages métalliques Fig 3 Assemblages métalliques

- Ici des liens intéressant d'ingénierie et calculs sur les assemblages de charpentes. http://ip51.icomos.org/~flebla... https://www.codifab.fr/sites/d...

Notions de base de charpente pour L'Air du Bois

— Michaud Jacky 2019/03/13 09:07