La charpente bois est un assemblage complexe de pièces de bois. De fait, son but est de protéger la maison en soutenant la couverture. Sa conception permet de rediriger les forces imposées par la toiture vers les éléments porteurs de la structure. Ces éléments sont par exemple les murs ou les poteaux porteurs du bâtiment. Les charpentes bois sont de plus en plus souvent livrées sous forme de charpente en kit par des fournisseurs (lire l’article sur le kit ossature bois) et posées par des professionnels ou des auto-constructeurs aguerris (lire l’article sur l’auto-construction ici).
Il existe plusieurs types de charpentes :
- Charpente traditionnelle
- Charpente industrielle (aussi appelée fermette)
- Charpente pour toiture terrasse (toit plat avec une faible pente)
- Charpente bois Lamellé-Collé
Autrefois principalement en bois feuillu (Chêne, Châtaignier) elles sont maintenant souvent façonnées dans des bois résineux, en particulier du Sapin, de l’Epicéa ou du Douglas. Voir notre article Quel bois pour vos constructions? pour aller plus loin.
On distingue donc plusieurs types de charpentes en bois. Nous allons les détailler dans cet article.
Commençons par découvrir les différents éléments d’une charpente traditionnelle.
Charpente en Bois Traditionnelle
Les Fermes
Dans une charpente bois, la ferme correspond aux éléments qui donnent à la charpente sa forme traditionnelle à deux pans. Elle est principalement constituée de quatre éléments :
- l’entrait,
- les arbalétriers,
- le poinçon,
- les contrefiches.
La charpente est constituée d’une succession de fermes sur toute la longueur du toit, reliées entre elles par les pannes
Les Eléments de la Ferme
- Les Arbalétriers
Les arbalétriers sont les éléments obliques de la charpente, ils forment la pente de la toiture.
- L’Entrait
L’entrait est un élément horizontal qui s’étend d’un côté à l’autre de la maison. C’est un élément transversal qui relie les arbalétriers entre eux et rend la charpente indéformable.
- Le Poinçon
Le poinçon est un élément vertical qui relie le faîte du toit et l’entrait. Il sert à transmettre une partie de la charge de la toiture vers l’entrait.
- Les Contrefiches
Les contrefiches sont des éléments obliques qui relient le centre des arbalétriers avec le centre du poinçon. Ils renforcent et soutiennent les arbalétriers et servent aussi à rediriger les forces.
Les autres éléments constitutifs de la charpente traditionnelle sont les pannes et les chevrons.
Les Pannes
Les pannes sont des éléments longitudinaux qui relient les fermes de la charpente entre elles. On en trouve trois types :
- La panne faitière, qui se trouve au sommet de la toiture
- Les pannes intermédiaires (ou ventrières), qui se trouvent au milieu des pans du toit
- Les pannes sablières, qui sont apposées sur l’entrait, donc à la base de la toiture
Les pannes servent à soutenir les chevrons, qui accueillent la couverture proprement dite. Elles servent aussi à transmettre la charge des chevrons vers les fermes.
Les Chevrons
Les chevrons sont des éléments obliques transversaux disposés sur les pannes. Les chevrons servent à supporter la couverture proprement dite. On ajoute des liteaux ou un voligeage perpendiculairement aux chevrons, sur lesquels on viendra poser la couverture.
Contreventements
Enfin, on utilise des contreventements pour solidifier encore la charpente et participer à la redirection des charges. On les appelle aussi liens de faîtage car ils relient la panne faitière avec les poinçons.
Charpente en bois et Combles Aménageables
Vous souhaitez rendre les combles aménageables, faire une surélévation de votre maison ? Alors, il faut légèrement modifier la structure de la charpente. L’entrait se situera plus haut sur les arbalétriers, au lieu d’être à leur base. On l’appelle alors entrait retroussé. Pour compenser le fait que l’entrait ne s’étende plus d’un côté à l’autre de la maison, on place des jambes de force. Ces éléments sont verticaux et sont fixés aux arbalétriers et au sommet des murs de la maison. Ils servent à soutenir les arbalétriers et à rediriger les charges vers les murs porteurs.
Ces éléments sont les principaux éléments constitutifs d’une charpente en bois. Cependant, leur disposition peut varier selon le bâtiment, son envergure, les matériaux utilisés, les conditions climatiques locales et autres particularités. Ainsi, on distingue par exemple les fermes latines (combles perdues) et les fermes à la Mansart (grande hauteur de combles aménageables)
Fixation des éléments de charpente traditionnelle
En charpente bois traditionnelle, les éléments peuvent être fixés entre eux de diverses manières. Ainsi, ils peuvent être fixés entre eux par emboîtement (par embrèvement). C’est un système de tenons et de mortaises. Les tenons comportent une languette qui viendra se fixer dans une ouverture dans les mortaises. Ainsi, les tenons sont des pièces mâles et les mortaises des pièces femelles. Elles s’emboitent solidement entre elles et assurent la solidité de la structure.
Alternativement, les éléments peuvent être fixés avec des boulons et vis, ou par pointes. D’autres solutions existent et peuvent être employées selon les spécificités de chaque projet.
Conception et Prix d’une Charpente Traditionnelle
Les charpentes bois traditionnelles sont souvent les plus coûteuses car elles exigent un grand savoir-faire de la part de l’artisan, du temps de travail et des outils adaptés. Elles sont cependant très esthétiques et très résistantes. Elles autorisent aussi toutes sortes de couverture. L’isolation par l’intérieure est complexe une fois les combles aménagées et on lui préfèrera l’isolation par l’extérieur. Il faut aussi traiter le bois contre les xylophages, les rongeurs et la moisissure.
Les charpentes traditionnelles étaient historiquement taillées sur chantier mais aujourd’hui elles sont de plus en plus taillées en atelier par des fournisseurs spécialisés et proposées sous forme de charpente en kit. L’avantage est que les fournisseurs proposent le calcul des structures en amont, grâce à un bureau d’études (souvent interne) et améliorent la qualité et le prix. Certains charpentiers disposent aussi de leurs propres outils et ateliers pour tailler. Pour en savoir plus consultez notre article sur le sujet “Charpente traditionnelle bois taillée machine“.
Retrouvez les prix actualisés tous les trimestres des charpentes traditionnelles et industrielles et de toutes les autres structures bois dans notre enquête auprès des professionnels du secteur, ici : « Enquête : Prix construction bois ».
Passons maintenant à la charpente industrielle, aussi appelée charpente à fermettes.
La Charpente industrielle (ou Fermettes) en Bois
Comme les charpentes bois traditionnelles, les charpentes industrielles, aussi appelées fermettes, comportent des arbalétriers et un entrait, mais pas de poinçon (ni de panne et chevron). Elles comportent à la place des fiches et contrefiches. Ce sont des éléments transversaux obliques qui assurent la solidité de la structure et la répartition des charges.
L’avantage de ce type de charpente est qu’elles sont produites sous forme de charpente en kit de manière industrielle. Elles sont donc beaucoup moins onéreuses et plus faciles à mettre en place. Les fixations se font à l’aide de connecteurs métalliques. Ces connecteurs sont placés à la jonction des arbalétriers avec les entraits, ainsi qu’à la jonction entre les fiches et contrefiches avec les arbalétriers.
Ce type de charpente en bois est peu adapté aux combles aménagées, du fait de la disposition des fiches et contrefiches. Les sections de bois sont plus fines que celles d’une charpente traditionnelle, en réduisant encore le coût. L’assemblage et le traitement du bois se font en atelier et la charpente arrive sur le chantier en kit prête à être posée.
Selon la disposition des fiches et contrefiches, on parle de charpente à fermettes en W, en A, ou encore en E. Elles ont chacune des caractéristiques différentes et correspondent plus ou moins à certains bâtiments.
Les principaux avantages des charpentes à fermettes sont leur prix, leur poids et leur simplicité de mise en œuvre. On les appelle aussi parfois charpentes à l’américaine car c’est là-bas qu’elles ont été inventées. Les fermettes sont toujours livrées sous forme de “kit charpente” aux professionnels qui les posent. Pour plus de précisions sur les charpentes fermettes, vous pouvez lire cet article dédié “Fermette : la charpente la plus répandue”.
La Charpente pour Toiture-Terrasse
Ce type de charpente bois est très utilisé dans les environnements urbains. La pente du toit doit être faible (inférieure à 15°) mais tout de même existante pour l’écoulement des eaux de pluie. Elle peut potentiellement être utilisée pour en faire une toiture végétalisée. Elle nécessite cependant alors des calculs particuliers et des renforcements pour assurer la solidité de la charpente. Dans tous les cas, la charpente pour un toit plat doit être plus résistante que les autres types de charpentes. Les charpentes pour toit plat doivent parfois être capables de supporter jusqu’à 150 ou 200 kg par m².
La charpente est composée de poutrelles très résistantes de large section. Cela permet à la charpente de supporter le poids de la toiture malgré l’absence de sections redirigeant les charges sur les éléments porteurs. Plus le poids à soutenir est important (notamment pour les toitures accessibles), et plus les sections devront être importantes et l’assemblage sera complexe. Ce type de structure est aussi très souvent fabriqué en atelier et proposé sous forme de charpente en kit.
Le Dernier Type de Charpente en Bois : la Charpente en Lamellé-Collé
Les charpentes en lamellé-collé sont moins vastement utilisées car elles sont plutôt coûteuses. Leur avantage majeur est la grande portée qu’offre le lamellé-collé. Ainsi, ce type de charpente est utilisé pour les bâtiments de grande envergure. Par exemple, on l’utilise pour les bâtiments agricoles, les manèges pour chevaux, les stades ou encore pour la rénovation des ouvrages de patrimoine tels que les châteaux. Les matériaux doivent donc être de grande qualité et être mis en œuvre par des artisans sérieux et très compétents.
Les poutres en lamellé-collé sont parfois fixées entre elles à l’aide de connecteurs métalliques comme les charpentes à fermettes ou en bois massif comme les charpentes traditionnelles.
Ce type de charpente bois s’adapte aux architectures les plus fantaisistes et complexes et offre une résistance sans pareil. Relativement léger et très résistant, ce type de charpente est très utile là où il est essentiel. Il est cependant peu recommandé pour les habitations individuelles du fait de son prix.
Les charpentes en lamellé-collé sont constituées de longues poutres longitudinales en bois et de larges linteaux en lamellé-collé légèrement obliques.
Le Choix de la Charpente bois pour votre projet
Les PLU peuvent parfois interdire ou autoriser exclusivement certains types de charpente. Il convient de se renseigner sur ce sujet avant de concevoir votre projet. Votre budget doit aussi entrer en ligne de compte lors de l’élection du type de charpente que vous souhaitez.
Assurez-vous de choisir un bon charpentier pour votre maison, car la charpente est un élément essentiel de la solidité de votre habitation.
En conclusion, la charpente relève presque de l’ouvrage d’art par sa complexité et le travail qu’elle nécessite. Autrefois les charpentiers taillaient entièrement les charpentes à la main. De nos jours, on utilise plus volontiers des machines. En effet, elles sont produites en atelier de manière industrielle. Ainsi, on emploie des machines de taille pour la charpente traditionnelle. Pour la fermette, les fournisseurs utilisent des tables d’assemblage spécifiques. Dans les deux cas, la charpente est livrée en kit, par un fournisseur préfabricateur, au charpentier qui la pose. (Lire aussi : les préfabricateurs bois peuvent-ils vous aider ?) Avec les machines de taille et/ou d’assemblage on améliore ainsi la rentabilité, la qualité, et surtout la constance de cette qualité.
Pour tous vos projets de charpente bois ou de rénovation, vous pouvez utiliser notre plateforme pour trouver un professionnel qui pourra vous accompagner soit pour la fourniture et la pose, soit pour le calcul de la structure de votre charpente bois ou pour la fourniture d’un kit charpente ou d’un kit charpente et ossature bois (lire l’article sur la préfabrication de murs ossatures bois ici).
