Entreprises, mais aussi fabricants, bureaux d’études et architectes : cet ouvrage est fait pour vous.
Il vous guidera dans la mise en œuvre des charpentes industrialisées, de la conception à la pose.
Ce guide pratique attire votre attention sur les "points sensibles", c’est-à-dire sur les opérations essentielles ou délicates qui, bien conduites, vous permettront des réalisations réussies et de qualité.
Il s’appuie sur les exigences de la norme NF DTU 31.3 "Charpentes en bois assem-blées par connecteurs métalliques ou goussets", auquel il ne saurait se substituer.
De même, il ne répertorie pas toutes les possibilités de conception et ne remplace pas l’indispensable guide de pose.
(Rouge : Pièces du dispositif d’antiflambement / bleu : Pièces du système de contreventement / vert : Pièces filantes parallèles au faîtage)
Pour des raisons de lisibilité, les schémas au sein de ce guide ont parfois été simplifiés. Ils ne peuvent donc en aucun cas se substituer aux plans fournis par les fabricant
Cet ouvrage a été réalisé en collaboration avec les industriels de l’UICB (Union des Industriels et Constructeurs Bois) avec le soutien du CODIFAB.
La charpente industrialisée en bois.
Un ensemble à bien concevoir et bien mettre en œuvre.
Sur tout type de construction, la charpente industrialisée, ou charpente fermette, a su s’imposer comme un ouvrage fable, économique et facile à mettre en œuvre. Cette réussite a été rendue possible grâce au retour d’expérience et à la constante amélioration des règles de l’art, partagés dès 1998 au sein du guide technique "La charpente industrialisée en bois. Un ensemble à bien concevoir et bien mettre en œuvre.", réactualisé en 2016.
Réalisée en partenariat avec les fabricants de charpente industrielle de l’UICB (Union des Industriels et Constructeurs Bois), cette troisième édition intégre les dernières évolutions des normes et pratiques, tout en conservant son caractère pédagogique et en attirant l’attention sur les points sensibles, de la conception à la livraison.
Destiné aux bureaux d’études et aux poseurs, mais aussi aux fabricants et aux maîtres d’œuvre, ce guide se veut utile et facile d’emploi. Et entend contribuer à l’amélioration de l’ensemble des compétences collectives, seule garante de la progression des métiers.
Bonne lecture !
Bertrand Minot, Vice-Président de l’UICB
L’ensemble du comité de lecture de ce guide tient à remercier Gilles de Zutter (MiTek) pour la réalisation des vues 3D représentées dans cet ouvrage.
1.1. Les éléments d’une charpente industrialisée
Une charpente industrialisée est un ensemble d’éléments tous aussi importants les uns que les autres.
Une charpente industrialisée ou fermette se compose :
- De fermes à faible espacement (en général inférieur à 1,10 m), composées d’éléments en bois de structure classés (C24) et d’éléments d’assemblages (connecteurs métalliques ou goussets en contreplaqué) qui supportent le plafond et l’isolation et reçoivent directement la couverture ; ces fermes font ainsi faire l’économie des solives, des pannes et des chevrons.
- D’éléments d’ancrage et de fixation.
- D’éléments transversaux : lisses, chevêtres, entretoises, destinés à maintenir l’écartement entre les fermes.
- D’éléments de stabilisation : pièces de bois, feuillards en acier, poutres, panneaux de support de couverture, qui forment les dispositifs d’antiflambement et le système de contreventement. Une charpente est dite "industrialisée" parce qu’elle est préfabriquée en usine et livrée prête à être montée (figure 1).
Figure 1 - Un ensemble d’éléments préfabriqués
1.2. Les intervenants
01 - La maîtrise d’oeuvre (architecte, ensemblier ou constructeur)
Elle définit l’ensemble du projet de construction et choisit le type de charpente et de maçonnerie structure qui la supportera. Elle doit veiller à ce que l’une soit adaptée à l’autre.
02 - Le fabricant
Son bureau d’études définit et calcule tous les éléments de la charpente à partir des informations fournies par la maîtrise d’œuvre. Il doit veiller à ne négliger aucune pièce, particulièrement celles du dispositif d’antiflambement. Son usine fabrique, marque et livre les différents éléments. Le fabricant doit veiller à mettre à la disposition de l’entreprise un lot complet de pièces, accompagné du plan de pose. C’est lui qui garantit la qualité des matériaux et de la fabrication.
03 - L’entreprise de pose
Elle procède à la mise en œuvre. Elle doit vérifer, lors de la réception, que toutes les pièces de la charpente lui ont été livrées. Elle doit posséder les compétences requises pour comprendre l’ouvrage à réaliser et mettre en œuvre la charpente conformément aux règles de l’art. Le poseur et le fabricant peuvent être regroupés au sein de la même entreprise.
- Une charpente industrialisée ne doit en aucun cas être modifée sans une étude adaptée réalisée par un professionnel.
- Parfois négligés, les documents-papiers sont pourtant les seuls à garantir la bonne trans-mission des informations entre les intervenants.
2.1. Fermes pour combles perdus
Figure 2 - Ferme avec entrait horizontal
L’entrait a pour conséquence de "refermer" les forces sur la ferme. Elle transmet des efforts horizontaux réduits à ses appuis et facilite donc l’étude et la réalisation des ancrages.
Types courants de fermes possédant un entrait et dont la mise en oeuvre présente donc peu de difficultés
Figure 3 - Ferme "en W" : la plus courante
Figure 4 - Ferme "en double W"
Elle est équilibrée et convient aux grandes portées et aux charges importantes.
Figure 5 - Ferme monopente
Figure 6 - Ferme "en M"
Elle convient aux plafonds lourds et aux couvertures légères.
Figure 7 - Ferme en éventail
Elle convient aux plafonds légers et aux couvertures lourdes.
Figure 8 - Ferme avec joint de transport horizontal
En général, ce sont des fermes à forte pente qu’il faut séparer en 2 pour en faciliter le transport.
Figure 9 - Ferme avec joint de transport vertical
En général, ce sont des fermes de grande longueur qu’il faut séparer en 2 pour en faciliter le transport.
NOTA : dans ces 2 cas (figure 8 et figure 9), les moises peuvent être en différents matériaux (bois massif, contreplaqué, panneaux, lamibois, etc.).
Figure 10 - Ferme tronquée horizontale
Pour la réalisation de croupes.
Figure 12 - Ferme pour toiture terrasse
Une hauteur minimale en pied est nécessaire.
2.2. Fermes pour combles habitables sur entrait porteur
Figure 13 - Ferme à entrait porteur de plancher
Pour réalisation de combles habitables.
À titre indicatif, pour des portées inférieures à 9 m, la largeur du tunnel est en général de l’ordre de la moitié de la portée (sans refend). Dans tous les cas, celle-ci doit être validée par le bureau d’études du fabricant.
Figure 11 - Ferme tronquée verticale
Pour décrochement de façade.
2.4. Fermes nécessitant une attention particulière
Une attention particulière doit être portée à l’utilisation de ce type de fermes ainsi qu’à la réalisation de leurs appuis. Les points sensibles de mise en œuvre sont développés dans les chapitres 5 et 7.
Figure 16 - Ferme de combles habitables à encuvement
Ce type de ferme soumet la maçonnerie à une traction considérable.
Il leur faut des ancrages très résistants (chevilles à expansion) fixés sur un support renforcé.
Figure 17 - Ferme "boiteuse" pour chiens assis
Le mur soutenant l’appui supérieur de la ferme ne peut généralement pas encaisser à lui seul la poussée horizontale importante de ce type de ferme. Une poutre de poussée est généralement nécessaire.
Figure 18 - Ferme ciseau et Polonceau
Si ces fermes fonctionnent par arc-boutement, il faut que leurs ancrages et la maçonnerie soient très résistants.
Si elles fonctionnent en simple flexion, elles doivent avoir au moins un appui glissant librement sur la maçonnerie.
Remarque : les équerres du commerce ne sont pas adaptées aux appuis glissants (jeu > 6 mm).
Figure 19 - Ferme en arc
L’emploi de ce type de ferme est à réserver à des cas très particuliers et nécessite une conception, des calculs et une réalisation très soignés (voir chapitre 7).
2.5. Croupes, pénétrations et arêtier-noue
Croupes
Figure 20 - 1ère solution pour réaliser une croupe "à empannons porteurs"
Figure 21 - 2e solution pour réaliser une croupe "à fermes tronquées"
Pour ce type de croupe, attention aux fèches différentielles des fermes tronquées.
Figure 22 - 3e solution pour réaliser une croupe "à fermes d’arêtier"
Attention : il convient de gérer les fèches différentielles dans les croupes.
Pénétrations
Les pénétrations de toiture font l’objet de conceptions particulières. Les renforts et contreventements sont précisés sur le plan de pose. Voir aussi la gestion des points sensibles et d’autres types
de pénétrations au chapitre 9.
Figure 23 - Principe de pénétration de toiture
Arêtier-noue
Figure 24 - Exemple d’arêtier-noue
Il existe 3 familles de charpentes industrialisées :
Il existe 3 familles de charpentes industrialisées :
- Combles perdus
- Combles habitables à entraits porteurs
- Combles sur dalle
De plus, on distingue les conceptions en fonction de la présence (figure 2) ou de l’absence (figure 18) d’un entrait horizontal sur les fermes.
L’oubli ou les défauts de mise en œuvre du dispositif d’antiflambement(lors de la conception ou de la pose) sont, de loin, les causes principales des sinistres de charpentes industrialisées.
Qu’est-ce que le phénomène de flambement ?
Par principe, les fermes d’une charpente industrialisée sont composées de pièces de bois de faible épaisseur : 36 mm jusqu’à 15 m de portée entre appuis consécutifs, 47 mm au-delà. Les parties de ces fermes qui sont comprimées par le poids de la couverture et du plafond (arbalétriers, certaines diagonales) présentent donc le risque permanent de se déformer perpendiculairement à leur plan. On dit alors qu’elles flambent (figure 25).
Figure 25 - Flambement d’un arbalétrier (comprimé, l’arbalétrier se déforme dans le sens de son épaisseur)