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Charpente bois



Charpente

Informations générales


La charpente bois occupe une place importante dans la construction de bâtiments. Elle influe sur leur architecture, constitue l’ossature des combles et permet l’exploitation fonctionnelle du bâtiment.


Une charpente est une ossature indéformable constituée par un assemblage de pièces de bois et de métal, servant à soutenir ou couvrir des constructions et faisant partie de la toiture. La charpente reprend le poids de la couverture ainsi que l’ensemble des surcharges climatiques (neige, vent…).


Constitution d'une charpente


 On distingue trois typologies de charpente :

  • La charpente traditionnelle
  • La charpente industrialisée ou à fermettes
  • La Charpente lamellé collé

 
  • La Charpente traditionnelle

  • La charpente dite traditionnelle est constituée d'éléments de forte section en bois massif. Il s’agit de fermes, de pannes et de chevrons.

    Une ferme est composée par l'assemblage de plusieurs pièces de bois massif : L’arbalétrier, l’entrait et le poinçon forment le réseau principal tandis que les contre-fiches, les jambes de force, les diagonales et les potelets forment le réseau secondaire d'une ferme.

    Les assemblages des parties constitutives de la ferme se font soit par tenons-mortaises, par embrèvements, par clouage ou par moisement à l’aide d’éléments métalliques (clous boulons, broches, crampons, …).

    Les fermes sont contreventées par des pannes horizontales qui portent les chevrons et la couverture.

    Tracées et taillées en atelier, les pièces constitutives de la charpente sont assemblées sur le chantier pour réaliser ou rénover les charpentes des bâtiments notamment pour obtenir de grands volumes sous les toits.



    charpente traditionnelle

    NB : Du fait de l'utilisation de fortes sections, la charpente traditionnelle offre une bonne tenue au feu. Elle peut donc s'exposer et participer à la qualification de l'espace.

    En Lorraine, les charpentes traditionnelles sont essentiellement réalisées à partir des essences résineuses (épicéa, sapin, douglas, pin sylvestre…), parfois on peut utiliser du chêne.

    La forte épaisseur des sections n’oblige pas à utiliser des bois présentant de très grandes caractéristiques mécaniques sauf pour les charpentes de très grande portée. Lorsqu’ils sont cachés, les bois utilisés ne nécessitent pas de contraintes visuelles. Par contre pour les charpentes apparentes, les bois doivent faire l’objet d’un plus grand soin d’aspect.

    Lorsqu’une charpente est mise en œuvre dans une ambiance non chauffée, les bois utilisés doivent avoir un taux d’humidité voisin de 15% sans excéder 18%. Par contre, lorsque les fermes sont apparentes dans un local chauffé, le taux d’humidité du bois ne devra pas dépasser 12%. Les bois doivent présenter une durabilité naturelle ou conférée correspondant à la classe de risque 2.
     

  • La Charpente industrialisée ou à fermettes

  • Les charpentes industrialisées sont constituées par des fermes à faibles espacement qui supportent le plafond et reçoivent directement la couverture. Ces éléments triangulés en bois de faible section sont assemblés à l'aide de connecteurs métalliques, des goussets ou des contreplaqués.

    Ce type de charpente consiste à transmettre les charges de toiture aux murs porteurs par l'intermédiaire de fermes disposées généralement tous les 60 ou 90 cm environ stabilisé par un dispositif de contreventement et anti-flambage.

    Les fermettes permettent de franchir des portées jusqu'à 20 mètres. Elles offrent une grande flexibilité dans la conception des espaces intérieurs. Les avantages de ce type de charpente sont le faible coût et un très bon rapport résistance/légèreté.

    La pose requiert peu de temps. Elles reçoivent directement le support de couverture ou la couverture économisant de ce fait les pannes et chevrons. Un plafond vient se fixer sous les entraits lorsque les combles ne sont pas utilisables. Mais le plafond peut également venir se fixer aux niveaux des arbalétriers lorsque le volume de la fermette doit être utilisé ou participer visuellement à un volume intérieur.

    Le choix d'un plafond et sa position déterminent largement la tenue au feu de la charpente. Les fermettes se prêtent bien à la mise en place d'isolants ainsi qu'au passage des gaines (électricité, ventilation...).



    charpente industrielle

    NB : La conception des fermettes nécessitent l’intervention d’un bureau d’études technique, surtout dans le cas de charpentes à combles aménageables.

    Les fermettes sont essentiellement fabriquées en sapin et en épicéa. La faible épaisseur des sections conduit à utiliser des bois présentant de bonnes caractéristiques mécaniques.

    Mise en œuvre dans une ambiance non chauffée, les bois doivent avoir un taux d’humidité inférieure à 18 %, et ne nécessitent pas de contraintes visuelles. Très économiques, les fermettes sont beaucoup utilisées dans les constructions neuves.

    Cependant, ce type de charpente n’est pas toujours adapté pour les combles habitables. Abritées et ventilées, les fermes ne présentent pas d’autres risques biologiques que ceux liés aux insectes. Les bois doivent présenter une durabilité naturelle ou conférée correspondant à la classe de risque 2.

    Par contre, les bois noyés en maçonnerie et destinés à recevoir les fixations de fermes sont beaucoup plus sujettes à dégradation. Le choix de l’essence ou du traitement doit correspondre à la classe de risque 4.
     
  • La Charpente lamellé collé

  • La charpente lamellé-collé est réalisée à l’aide de bois lamellé collé. Elle peut être associée à des éléments en bois massif ou à d'autres matériaux (poutre en I, tirants métalliques, etc..).

    Les éléments en lamellé-collé peuvent être de taille importante et possèdent une grande souplesse. Ils permettent de répondre à des formes architecturales complexes, y compris pour les structures de grande portée, tout en assurant au bâtiment une solidité à toute épreuve.

    Du fait des grandes dimensions (en section et en longueur) et des courbures variées qu'il est possible de donner aux éléments en lamellé collé, ces charpentes se prêtent d'une part, à la réalisation de structures de grandes portées (jusqu'à 150 mètres), et d'autre part, à la réalisation de formes architecturales éventuellement très complexes (toiture courbe en forme de vague, etc.).

    La charpente lamellé-collé est réalisée à l’aide de bois lamellé collé. Elle peut être associée à des éléments en bois massif ou à d'autres matériaux (poutre en I, tirants métalliques, etc..).
    Elle se prête aux formes architecturales les plus complexes en s’affranchissant de la présence de poteaux. Elle est préférée, pour la construction grande portée, aux charpentes métalliques du fait d’une plus grande résistance au feu.



    NB : La charpente lamellé-collé est constituée de lamelles de bois, d'une épaisseur de 33 mm à 45 mm et collées entre elles. La masse volumique du bois lamellé-collé se situe entre 350 et 500 kg/m³. Les essences utilisées sont essentiellement l'épicéa, le douglas le pin sylvestre ou le mélèze,  


    Avantages de la charpente lamellé-collé

    • Liberté de forme
    • Liberté architecturale
    • Franchissement de grandes portées
    • Grande résistance au feu

     

  • Les chiffres clés du secteur en Lorraine
  • Le secteur de la charpente bois en Lorraine : un secteur en pleine évolution …


    Depuis quelques années, le secteur de la charpente bois est en pleine mutation ; L’arrivée de machines de taille à commande numérique et l’utilisation de l’informatique, le développement de la construction bois ont apportées des changements profonds dans l’organisation du secteur.

    Le marché régional est également tiré par la demande sur la transformation de l’existant, (extension, surélévation…) qui est favorable aux solutions constructives bois. Cette demande profite aux entreprises de charpente et de menuiserie mais aussi aux petites entreprises de construction bois.

    La modernisation progressive des entreprises s’accompagne d’une demande en composants à technologie bois ((bois séchés, triés mécaniquement, rabotés, bois massifs aboutés bois massifs reconstitués, bois lamellé collés). Cette demande se heurte à la faiblesse d’une industrie régionale de seconde transformation susceptible d’apporter de la valeur ajoutée aux produits bois.

    Ce retard technologique dans la valorisation de la ressource disponible a pour conséquence une forte pénétration des produits et composants bois d’importation sur le marché régional du bâtiment.

    Le secteur de la charpente bois rassemblait fin 2009 :

    • 245 entreprises travaillent sur le secteur de la charpente bois. Elles emploient 1577 personnes.
    • 42 entreprises de charpente développent une activité construction bois


    Répartition du secteur de la charpente bois en Lorraine


    Les départements 57 et 58 concentrent la plus grande partie des entreprises et des effectifs salariés du secteur.


     
  • Le marché de la charpente bois en Lorraine

  • Le secteur de la charpente bois en Lorraine est comme au niveau national tiré par le marché de la construction des bâtiments. L’engouement actuel pour la construction à ossature bois a accentué le développement de l’activité des entreprises de charpente.

    Les entreprises de charpente bois sont très bien implantées en Lorraine. Ces entreprises constituent un solide réseau de fabricants industriel qui assurent aussi l’ensemble des études de conception et un bon réseau de petites entreprises de mise en œuvre réalisant l’essentiel de leur activité sur les marchés de proximité où leur compétence est largement reconnue.

    Mais, les possibilités de développement du secteur resteront liés au développement de la construction, notamment dans les départements où la croissance démographique s’accompagne d’une demande de construction de logements. Elles doivent aussi développer des capacités de conquête sur des marchés hors de la région Lorraine (Grand Est, ou France entière).
     
  • Zoom : Normes et DTU

  • Les documents à consulter dans le domaine de la mise en œuvre des charpentes en bois sont :
    • DTU 31.1 : Charpente et escaliers en bois.
    • DTU 31.2 : Construction des maisons et bâtiments à ossature en bois
    • DTU 31.3 : Charpentes en bois assemblées par connecteurs métalliques ou goussets.
    • DTU 43.4 : Toiture en panneaux avec revêtement d’étanchéité
    • Norme EN 14250 Exigences des produits relatives aux éléments de structures préfabriquées utilisant les connecteurs à plaque métallique, applicable pour la mise en œuvre des fermettes
    • Norme EN 335 – durabilité du bois et des matériaux dérivés du bois. Agrément Technique Européen (poutre en I)
    • Règles CB 71 : Règles de calcul et de conception des charpentes en bois Eurocode 5 : calcul des structures en bois.
    • NF P 92-703 : Règles bois feu 88 - Méthode de justification par le calcul de la résistance au feu des structures en bois


    A ces normes il convient d’ajouter certains textes exclusivement français :
    • B52-001 - Règles d’utilisation du bois dans la construction, classement visuel pour l’emploi en structure des principales essences résineuses et feuillues
    • P21-400 - Bois de structures et produits à base de bois – classe de résistance et contraintes admissibles associées Certains DTU sont actuellement en cours de révision. Cette refonte prend en compte l'Eurocode 5.

 


Avec le soutien de : Ministère  Europe France bois forêt

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