Étape indispensable avant de réellement entamer la construction de charpente, la conception de plan de charpente nécessite des calculs précis et minutieux. En effet, concevoir le plan d’une charpente vous permet d’estimer, avec exactitude, le nombre de pièces de bois ainsi que leur dimension et le type d’assemblage à réaliser.
Vous êtes à l’étape des travaux de charpente de votre maison et vous ne savez pas comment réaliser les plans de votre charpente ? Suivez notre tuto pour vous guider dans l’élaboration des plans de l’ossature de votre toiture.
Conception des plans de sa charpente : avertissement
Comme mentionnée plus haut, concevoir les plans d’une charpente est l’étape préalable indispensable à la réalisation de la charpente. Il s’agit d’apporter tous les détails techniques nécessaires tels que les dimensions des éléments, l’assemblage et les angles de fixation.
En ce qui concerne les éléments composant la charpente, il s’agit des fermes (composées de poinçon, d’entrait et d’arbalétriers) ; des pannes ; des chevrons et des liteaux. S’agissant de pannes, il en existe trois différentes sortes, à savoir les faitières soutenant les fermes, les sablières sur le bord des pentes de la couverture de toiture. Entre ces deux types de pannes sont disposés les ventrières qui renforcent la solidité de l’ossature de la charpente.
Il est important de préciser que si vous ne disposez pas de compétences techniques en menuiserie, voire des qualités de charpentier, il vous sera difficile d’être parfaitement exact dans vos calculs. En conséquence, il sera plus utile pour vous de vous faire aider par des logiciels de conception de plans en vue d’éviter les erreurs de calcul, d’assemblage et de section de bois.
Faire ses plans de charpente soi-même : nos conseils
Même si ce tuto ne vous permet pas de devenir un charpentier chevronné, il pourra quand même être utile pour réaliser convenablement les plans de votre charpente. Pour commencer, vous devez déterminer si votre charpente doit prévoir un aménagement de combles.
Très souvent, la construction de charpente traditionnelle permet d’obtenir une surface habitable supplémentaire sous les combles. C’est un avantage considérable qui explique la préférence de ce type de charpente, comparativement aux charpentes industrielles et charpentes métalliques.
Calcul de structure pour la réalisation d’une ferme
Généralement, les plans de charpente se font à une échelle de 1/20. Cette échelle permet de réaliser facilement l’épure de charpente à dimension réelle, c’est-à-dire à une échelle de 1/1.
Par opposition au croquis, l’épure d’une charpente est sa représentation graphique en dimensions réelles permettant de faciliter la phase d’exécution de la pose de charpente. Il s’agit d’un dessin détaillé et côté de l’ouvrage achevé. Généralement, l’épure de charpente se fait sur l’aire des tailles des éléments, mais vous pouvez également la réaliser sur le plancher.
Pièce centrale de la structure des charpentes traditionnelles, la ferme est de forme triangulaire et sert à supporter et à répartir le poids de la toiture. Ainsi, elle est toujours posée sur des murs porteurs ou des poutres.
Il est plus fréquent de trouver un schéma de toitures de maison, pour les charpentes en bois, à deux pans, car elles sont les plus simples à monter. Ici, les fermes représentent chaque pan de la toiture. Mais, en fonction des dimensions de la toiture, une ou deux fermes intermédiaires peuvent être installées.
C’est sur ces fermes que reposent les pannes, et leur assemblage forme la structure d’une charpente bois. Également, les pannes peuvent reposer sur les murs de pignon en vue de donner une plus grande solidité à la structure face aux intempéries.
Calculs de résistance pour la ferme de charpente traditionnelle
Pour calculer la résistance des fermes pour une charpente traditionnelle, il faut déterminer la section des arbalétriers, entraits, poinçons et contrefiches.
Le calcul de résistance des fermes se fait plus facilement avec des logiciels permettant de donner une grande précision à l’ouvrage. En conséquence, il est indispensable de vous en servir lorsque vous procédez vous-même à la conception du plan de votre charpente. Mieux, beaucoup de charpentiers s’en servent afin de s’assurer de conduire les travaux dans les règles de l’art.
Le calcul prend principalement en considération la surface du toit, le poids des matériaux choisis pour la couverture (ardoise ou tuile) et la zone géographique de la maison.
Le plan de ferme, système sur lequel se repose toute la structure de la toiture, se base sur un principe de triangulation. Ainsi, chaque ferme envoie la pression verticale de la toiture vers les murs porteurs sur lesquels elles sont posées.
Les différents types de fermes des charpentes traditionnelles
On distingue 4 différents types de fermes pour les charpentes traditionnelles. Il s’agit de :
- ferme en berceau ;
- ferme sur blochet ;
- ferme pour charpente de type Mansart ;
- ferme à entrait retroussé.
Quel que soit le type de ferme, la réalisation du plan respecte le même principe. Par ailleurs, les composants sont les mêmes, indépendamment des types de fermes.
Les différents types d’assemblages à mettre sur le plan
Le mode d’assemblage doit impérativement apparaitre sur votre plan afin de pouvoir le réaliser plus facilement. Pour le montage de votre charpente, il existe deux différents types d’assemblages.
Vous pouvez ainsi opter pour un assemblage tenon-mortaise dans lequel arbalétriers et contrefiche sont reliés par des chevilles bois. À défaut, l’assemblage à moisement relie entrait et arbalétriers par un boulon métallique.
Mise en place des pièces majeures : les fermes
Grâce à la réalisation de l’épure, toutes les informations nécessaires à l’assemblage de la charpente sont déterminées, et le charpentier pourra procéder au montage plus aisément. Deux types d’assemblages sont possibles en fonction de la construction.
Il peut s’agir d’un assemblage par tenon-mortaise consistant à faire entrer une petite partie d’une pièce à fixer dans une pièce support. C’est le mode d’assemblage le plus pratiqué, car il apporte discrétion et solidité.
À défaut, le montage par boulon est pratiqué, mais très rarement pour l’assemblage de charpente. En effet, c’est un type de montage qui ne présente de solidité que lorsque la fixation de l’écrou est parfaitement ferme.
Réalisée en atelier ou sur le chantier à même le sol après l’assemblage de la ferme, cette dernière est posée sur la construction à l’aide d’une grue. Veillez à bien disposer les fermes sur les murs porteurs et les poteaux afin de vous assurer qu’elles pourront supporter le poids de la toiture.
Mais, attention, il est très important de respecter les directives des 3 DTU principaux en ce qui concerne les travaux de fabrication de charpente.
Montage de la charpente sur la maison
Les fermes reposant sur les murs porteurs et poteaux, l’assemblage de la charpente traditionnelle se termine directement sur le toit de la maison. Il s’agit de relier les fermes entre elles avec les autres pièces en bois, dont principalement les pannes, les liteaux et les chevrons.
Les pannes sont des sections horizontales de bois chargées de relier les fermes afin de donner une bonne solidité à la structure. Sur chacune des pannes, le charpentier fixe, à intervalle de 40 à 60 cm, des chevrons dans le sens de la pente. Ces derniers sont chargés de transmettre le poids de la toiture aux fermes.
Longitudinalement au sens des chevrons, il est fixé des liteaux. Il s’agit de fines pièces de bois qui assurent l’accroche des éléments utilisés pour la couverture de la toiture. Généralement, il s’agit de tuile ou d’ardoises.
Éléments de conception pour plan de charpente
Les différents éléments de la charpente traditionnelle visent à éviter un affaissement des fermes sous l’effet de la pression verticale des éléments météorologique : pluie, neige et vent. Aussi et surtout, ils assurent la solidité de la structure afin que l’ossature bois ne s’écroule pas sous le poids des matériaux de couverture.
Pour s’assurer de leur bonne solidité, il faut prendre certaines précautions spécifiques.
Différents éléments de repère indicatifs pour votre plan de charpente
Chaque charpente étant une construction unique, il est pratiquement impossible de vous baser sur des données standards pour vos repères. Toutefois, retenez que la section de bois de ferme dépend de certains indicateurs, notamment :
- la distance entre les murs de façade de la construction ;
- la hauteur du faîtage du toit ;
- le type de matériau utilisé pour la couverture.
Après les fermes : les pannes et les chevrons
Il est important de faire ressortir dans le plan de votre charpente bois traditionnelle les éléments stabilisateurs de la structure. Il s’agit des pannes.
Les pannes intermédiaires doivent être assemblées sur chacune des fermes par échantignoles, ensuite par connecteurs métalliques. À défaut, vous pouvez procéder à un scellement maçonné sur les pignons. Cela demande, cependant, de petits travaux de maçonnerie.
La panne faîtière, quant à elle, doit être assemblée sur le pignon par emboîtement. Se fixant directement sur les murs par boulonnage sur les arbalétriers, les sablières doivent être posées sur les murs. Enfin, les chevrons sont cloués sur les pannes.
Conception de plan de charpente : dimensions et réglementation
Pour vous guider dans la conception de plan de votre charpente, vous pouvez vous appuyer sur des documents et logiciels élaborés en vue de vous faciliter la tâche. Il s’agit, entre autres, du DTU 3.1 pour la construction de charpente ; du B52-001 ou le P21-400 pour le calcul des résistances des bois de construction. Enfin, pour le calcul des structures, le C.B 71 vous sera d’une grande utilité.
Dans la conception de votre plan, il y a certaines mesures clés qui peuvent vous servir de repère. Il s’agit de :
- la distance entre les chevrons : 40 à 60 cm ;
- la distance entre les pannes : 1,3 à 1,8 m ;
- la distance entre chaque ferme : 3 à 5 m ;
- la portée maximale d’un entrait : environ 12 m.
Comment concevoir un plan de charpente : conclusion
En somme, la conception d’un plan de charpente se fait en quatre étapes :
- étape 1 : le calcul de la structure des fermes et la détermination de leur composition ;
- étape 2 : le calcul des résistances des fermes ;
- étape 3 : la disposition des pannes ;
- étape 4 : la réalisation de l’épure de la charpente ;
Pourquoi vous faire accompagner par un pro ?
Comme vous l’avez constaté, la conception du plan de charpente est une étape indispensable et assez technique. Elle est indispensable en ce sens que lorsque les plans d’une charpente sont mal conçus, il y a un fort risque d’effondrement de l’ensemble de votre construction.
En conséquence, il est toujours recommandé de faire appel à un professionnel en construction de charpente pour la réalisation des plans de la charpente de votre maison.
