Le dessin de charpente dit le trait ou l'art du trait : Chapitre 1

L'art du trait de charpente

- Avant de passer à l'étude pratique d'une charpente, il faut maîtriser le dessin spécifique de notre métier !

- En effet dès que l'on passe à des travaux complexes, on doit être capable de les coucher virtuellement sur un support (dessins à l'échelle “à la planche et épures au sol” ) afin de calculer et pouvoir tracer des vraies longueurs, vrais angles de coupes et vraies courbes si besoins) incontournables à l'élaboration d'un projet charpentier.

- C'est ce l'on nomme chez nous l'art du trait“ .

- En 2009 l'UNESCO inscrit « la tradition du tracé dans la charpente française » sur la liste représentative du patrimoine culturel immatériel de l'humanité, après que ce savoir-faire a été inscrit à l'Inventaire du patrimoine culturel immatériel en France.

- L'art du trait de charpente représente le dessin destiné purement à l'action de faire des tracés pratiques permettant de visualiser et d'exécuter des ouvrages précis.

- En effet, dès que l'on sort de la géométrie plane (vue en plan, élévation, et vues de droite-gauche-dessus-dessous), nous passons dans le domaine de géométrie descriptive dans l'espace en trois dimensions !

- Depuis une période estimée remontant au 12 éme siècle, le trait de charpenterie fut élaboré par les maîtres et les compagnons charpentiers, qui empruntèrent la stéréotomie (pouvoir dessiner en vue de sa réalisation, un volume en trois dimension et l'art du trait aux tailleurs de pierres).

- Le compagnonnage par son aspect itinérant diffusera rapidement cet art qui sera repris par tous les corps d'états, et qui apportera jusqu'à nos jours une multitude de chefs d'œuvres qu'on ne présente plus.

- L'art du trait constitue la base de tout métiers réalisant des travaux en volumes (charpentiers, tailleurs de pierres, chaudronniers, menuisiers, etc etc …).

- Il est un ensemble cohérent englobant la géométrie plane, descriptive droite ou courbe, et les calculs arithmétiques et théorèmes pratiques utiles, permettant des tracés de dessins techniques et surtout d'épures de fabrications .

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Initiation à l'art du trait de charpente

- Le but ici sera de faire découvrir le principe du trait de charpente, et comment cela fonctionne !

- Dans la réalité un apprenti charpentier devras s'initier au dessin et art du trait par obligation si il veut apprendre et progresser dans son art, celui ci faisant partie intégrante de n'importe quel métier constructif de bâtis.

- La généralité de l'art du trait de charpente comporte quatre catégories principales logiques d'apprentissage miscibles entre elles : La géométrie plane, l'étude de la pyramide, l'étude du cylindre, l'étude du cône, sphère, raccords et pénétrations des volumes (“Le croche”).

- Sur ces cinq principes viendront s'appliquer toutes les variantes possibles et imaginables régulières ou irrégulières en fonction des travaux singuliers de chaque charpente complexe.

1/ La géométrie plane

- Beaucoup de monde a de mauvais souvenir de cela à l'école, en ce demandant chaque fois à quoi cela peu bien nous servir plus tard!

- Un charpentier, menuisier, couvreur, maçon, chaudronnier, etc , vivent et dorment avec !

- En charpente la géométrie plane comporte la connaissance appliquée des parallélogrammes, du cercle, du triangle, des polygones, et de toutes les formules mathématiques, théorèmes et élévation volumiques droites utiles qui leurs sont appliqués pour la réalisation de dessins techniques et de tracés. (fig 1).

2/ L'étude de la pyramide

- C'est la base de la charpente, une toiture autre que deux pans est souvent composée d'un volume pyramidale depuis un plan polygonal , c'est ce que l'on nomme de l'arêtier et/ou de la noue .(fig 2)

- Un apprenti charpentier doit maîtriser au CAP le “pavillon carré” ou “Le trait carré”, autrement dit une charpente en 4 pans de base et de tous ses dérivés irréguliers en bois droits tracés avec assemblages et montages, ainsi que l'escalier en rait droit en plan .(voir https://www.lairdubois.fr/pas-....)

- Quand le trait droit est maîtrisé, on passe au bois droits en plan mais cintrés en élévation (ou dômes de pyramides), ce qui ne change pas le principe sauf qu'il faut plus de points pour développer les courbes de noues et d'arêtiers cintrés .

3/ L'étude du cylindre

- Le principe est surtout étudié par les charpentiers dans la fabrication des escaliers en courbes, ce que l'on nomme le “débillardé”, ainsi que pour toutes portions cylindriques présentes en toiture (toiture demi cylindre, en arc, pénétrations de lucarnes, tourelle circulaire à toiture plane, etc ..).(fig 3).

- Les tracés de débillardements et de développements de cylindre, sont le passage obligé pour acquérir les automatismes de dessins par construction dans l'espace pour passer au tracé “croche” (Pénétrations, raccords).

- Pour ceux qui voudraient s'exercer !

- https://www.lairdubois.fr/pas-... - https://www.lairdubois.fr/pas-...

4/ L'étude du cône, volumes sphériques, raccords et pénétrations de volumes

- Le cône et volumes sphériques, raccords et pénétrations des volumes et leurs dérivés constituent la maîtrise ultime de l”art du trait de charpente“, c'est ce que l'on nomme le “croche” autrement dit la capacité de tracer dans l'espace de façon géométrale par points la stéréotomie de pièces cintrées en plan et en élévation, afin de pouvoir les coter,les tracer, les tailler, les développer (lamellé collé) et enfin les monter.

- On imagine aisément les pannes d'une charpente conique sur une tour ronde, des dômes à plans elliptiques et clocher sophistiqués de monuments .(fig 4-5-6).

- Bel exemple ici : https://www.lairdubois.fr/crea...

- Ci dessous quelques exemples des différents principes appliqués en charpenterie traditionnelle !

fig 1/ Exemple de géométrie plane appliquée en cha... fig 2/ Exemples de l'étude de la pyramide appliqué... fig 3/ Exemple de l'étude du cylindre appliquée en... fig 4/ Exemple de l étude du cône appliquée en cha... fig 5/ Exemple de l étude de volumes sphérique app... fig 6/ Exemple de l étude de raccords et penetrat...

Explication pratique de l'art du trait (1/ La pyramide à base carrée)

- Dans nos métiers du bois quand on est face à des volumes pyramidaux dans les travaux, on nomme généralement “faire de l’arêtier” autrement dit on travaille sur des arêtes.

- En charpente c'est évident par la forme des toitures, en menuiserie ou en ébénisterie dans des ouvrages plus singulier (ex : pétrin de boulanger, coffre, mobilier, etc .).

- https://www.lairdubois.fr/pas-...

- https://www.lairdubois.fr/crea...

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- Le but de l’arêtier, est d'apprendre à développer les mesures en vraies grandeurs des différentes faces d'une toiture ainsi que ses angles inconnus en géométrie plane sur épures, pour tracer et exécuter les bois nécessaires inscrits à la construction d'une charpente.

- Le principe est assez simple, il est de rabattre à l'équerre des points d'une vue sur des points d’alignement d'une autre vue pour obtenir des intersections qui une fois reliées permettent de tracer troisième non traçable en géométrie plane car avec des mesures et angles non connus.

- C'est ce que l'on nomme:

1/ Tracé par “rembarrement”, les différentes coupes sont trouvées sur la vue en plan en y traçant les épaisseurs des bois puis les points rembarrés (exportés) en élévation.

2/ Tracé par “la herse”, méthode qui consiste à développer les pièces de bois en plan dans un ensemble en vraie grandeur, afin de d'avoir les angles coupes et longueurs très précises.

3/ Tracé à la “sauterelle”, les coupes déterminées en croisant les différents plans que forment les faces des bois sur l’épure et en reportant les angles à la fausse équerre sur les pièces de bois .

- Ce premier apprentissage du trait de charpente basique de la pyramide est primordial pour la compréhension des volumes dans l'espace, et servira plus tard à évoluer vers la courbe dans l'espace (“croche”).

1/ La pyramide en charpente :

- Dès l’apprentissage on nomme généralement les éléments géométriques directement avec le vocabulaire professionnel pour aider à la vision dans l'espace des explications aux “lapins” .(fig 1).

- La base de pyramide deviens vue en plan et son périmètre lattis de sablière et/ou encore ligne de trave dans le dessin (Le lattis correspondant toujours à la partie supérieure des chevrons avant les lattes ou voliges depuis le point de faîtage des chevrons au repos de sablière).

La hauteur reste la hauteur !

L'apex ou sommet deviens sommet et/ou point de tète.

Les faces deviennent des versants.

Liste à puceLes arêtes deviennent des arêtiers.

L’apothème deviens le chevron d'emprunt .

Le triangle des apothèmes (chevrons d'emprunts) et de la hauteur deviens élévation principale en vue de face de la pyramide.

Le triangle des arêtes (arêtiers) et de la hauteur deviens élévation de la face d’arêtier.

Une seule règle à respecter lorsqu'on veut faire la herse d’un versant de charpente, on n’utilise que le lattis de sablière et le chevron d’emprunt. Il faut éviter utiliser d’autres éléments !

Les arêtiers, noues, sablières de pente ou faîtages de pente qui ne doivent servir qu’à la vérification de la herse (on doit toujours retrouver les mesures identiques) !

2/ La vue en plan et l'élévation des triangles de la pyramide

- Ici c'est la géométrie plane qui nous l'apporte !

- Par des fuyantes perpendiculaires depuis les points de chevrons d’emprunts et d'arêtiers situés sur la vue en plan et en traçant la hauteur perpendiculairement à l'axe des lattis de sablières, on obtient toutes les vues en élévation des triangles de la pyramide.

- Les constructions de triangles depuis les points d’arêtiers au lattis de la vue en plan et de la hauteur nous donnent déjà la vraie longueur des arêtes de la pyramide ainsi que les vrais angles (coupe de niveau au pied et coupe d'aplomb au sommet), c'est le “rembarrement” (fig 2).

3/ Tracé de la herse

- Le tracé de herse est incontournable en charpente, il permettra de mettre “en plan” et “en vraie grandeur” le versant complet d'un éléments de toiture pyramidal, donnant les vraies longueurs, les tracés précis, les angles de coupes de tout bois de charpente le constituant .

- n'explique aux lapins (apprentis charpentiers) que c'est comme si on appuie au sommet de la pyramide pour l'écraser que va t'il se passer ?

- La règle est de se servir uniquement des mesures prises au compas du lattis de sablière et du chevron d'emprunt !

- Tous les autres éléments trouvés dans la géométrie plane ne servirons qu'à vérifier les concordances de mesures .

A/ Nous traçons un segment de droite à la mesure du lattis de sablière .

B/ Au compas, nous élevons une perpendiculaire au centre du segment égale à la longueur du chevron d'emprunt .

C/ Nous traçons les arêtes par des droites depuis les points extrêmes du segment lattis de sablière jusqu'au sommet du chevron d'emprunt, ce qui nous donne le triangle de face de la pyramide en vraie grandeur et angles.

D/ Au compas nous traçons un arc de cercle depuis le sommet et passant par les points de segment du lattis, puis avec un écartement de compas nous traçons sur cet arc des segments de cercles égaux à la longueur du lattis de sablière ,puis nous relions ces points par des droites en cordes .

E/ Nous traçons depuis le centre toutes les autres arêtes et perpendiculairement à toutes les cordes depuis le point de centre, puis nous traçons tous les chevrons d'emprunts en vraie grandeur .

- en résumé, grâce au tracé de la herse, nous obtenons la face de pyramide (ou versant toiture au lattis) en vraie grandeur avec ses mesures et angles de coupes!

- Si nous effectuons cette construction sur une feuille de papier, en la découpant puis en pliant les traits d'arêtes, nous obtenons le volume de pyramide physique (fig 3).

4/ Recherche de l'angle dièdre sur la pyramide ou angle de corroyage

- En charpente, dans un volume pyramidal, un élément des plus important est l'angle dièdre de deux faces de pyramide depuis l’arête !

- En effet celui ci correspond à l'angle de corroyage du délardement vu par bout, saillant faisant lattis avec les versants .

- Le principe du tracé de cet angles est très simple sur des pyramide à plan carré, car sur des bois droits ils seront constants et symétriques d'un versant à l'autre !

- Les délardements sur des arêtiers cintrés subiront des déformations suivant la courbe développée du cintrage d”origine .(nous approfondirons les tracés dans un prochain chapitre sur les délardements plus complexes ), c'est ce qu'il faut maîtriser à la base avant de passer à des exercices plus compliqués !

A/ Depuis la vue en plan et l'élévation principale, nous développons le triangle d’arête en vraie grandeur de la pyramide .

B/ Sur le développement, nous traçons la hauteur du triangle .

C/ au compas nous rabattons cette hauteur sur la ligne de trave, puis nous projetons le point par une génératrice sur l’arête vue en plan .

D/ en traçant deux droites depuis le point sur l’arête vu en plan jusqu'aux angles de la pyramide, nous obtenons l'angle de corroyage et la vue par bout de l'angle dièdre .(fig 4).

5/ Les tracés pyramidaux atypiques

- A partir du moment ou l'on passe à des volumes pyramidaux à plans quelconques ou polygonaux, le principe reste le même, sauf qu il faut développer plusieurs vues dans certains cas pour avoir tous les chevrons d'emprunts différents, de plus les délardements seront différents d“une face à l'autre .

- Dès que l’apprenti charpentier maîtrise parfaitement la pyramide à plan carré, il peut aller vers des plans polygonaux plus complexes !

- ci dessous quelques exemples (fig 5).

- Exemple de premier exercice pratique du trait appliqué en charpente.