Charpente 72

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Module Charpente1- Le vocabulaire1.1 Vocabulaire des pices de charpente 1.2 Vocabulaire des assemblages de charpente

2- La mthodologie du trac2.1 Le plan 2.2 L'pure (chelle 1)

3- Les diffrentes forces

3.1 Les forces qui s'appliquent sur la charpente 3.2 Les forces qui s'appliquent l'intrieur de la charpente 3.3 La rsistance des matriaux 4.1 Les signes d'tablissements 4.2 Le repicage 4.3 Le trac 4.4 L'usinage 4.5 L'afftage

4- Ralisation des diffrents assemblages

Ralis en 2006/07 par Matthieu Beth

Module Charpente1- Le vocabulaire1.1 Vocabulaire des pices de charpente 1.2 Vocabulaire des assemblages de charpente

1.1 Le nom des diffrentes pices

16

17

18

3

2

19

3

1 Entrait (tirant si mtallique) 2 Arbaltrier 3 Poinon 4 Panne sablire ou sablire 5 Panne intermdiaire 6 Panne fatire : fatire 7 Echantignole ou chantignole 8 Fiche de contreventement (entre le poinon et la fatire) 9 Bardeau 10 Chevron 11 Contrefiche d'arbaltrier 12 Contrefiche 13 Coyer 14 Gousset 15 Arrtier 16 Entrait retrouss 17 Jambe de force 18 Faux entrait 19 Poteau Une ferme : un ensemble de pices (1, 2, 3, 8, 12) de charpente qui constitue le support de la couverture. Port : distance entre les 2 appuis. Un entrait peut tre massif ou mois (ralis avec 2 pices de mme section mises en parallle)

15 14 2 5 11 12 13 14 1

1.2 Les diffrents assemblages Embrvement Tenon Mortaise L'embrvement est un repos sur toute la largeur de la pice, une entaille pratique dans la pice mortaise pour servir de bute et soulager le tenon. Mortaise : videment, cavit rectangulaire pratique dans une pice pour y loger le tenon, de mme section, d'une autre pice laquelle on l'assemble.

En charpente traditionnelle, les assemblages constituent les points faibles.

1.2 Les diffrents assemblages 1 Embrvement 2 Tenon 3 Mortaise En rouge l'encombrement du tenon

Embrvement avec tenon

Embrvement en about

Embrvement en gorge

Module charpente2 - Les tracs2.1 Le plan 2.2 Le trac d'pure (chelle 1)

d

2.1 Les plans Les tracs d'querre Pour tracer 2 droites perpendiculaires, il est possible d'utiliser plusieurs mthodes. 1- Au compas ( gauche) Pour tracer une perpendiculaire en (a), marquer les points (b) et (b') quidistance, puis en allongeant le compas tracer (c) et (c'). La droite (cc') est perpendiculaire en (a). 2- Au compas lorsque l'on ne peut pas tracer les 2 points (b) et (b') Avec un seul cartement de compas, tracer (b), puis (c) (triangle quilatral), puis (d) sur la droite (cd). (ad) est perpendiculaire (ab). En effet la somme des angles d'un triangle est gale 180, les angles d'un triangle quilatral sont de 60. 3- Au mtre ou la corde 12 noeuds. Mthode 3-4-5 (voir pure)

c

120 30

c

b

a

b'

60 a b

c'

a

a'

2.1 Les plans Le rabattement Les diffrentes vues en plan dessin l'chelle ne donnent pas toujours par lecture directe les vraies longueurs. Le rabattement d'un plan sur l'autre permet de retrouver toutes les vraies dimensions indispensables la ralisation des mtrs, des devis et des usinages.

b

b'Sur le dessin de gauche la longueur (ab) est gale la vraie longeur (a'b') du dessin de droite. En reportant (ab) ur le dessin de droite, on obtient la vraie surface de la croupe (en bleu). Idem pour la vraie grandeur du long pan.

2.2 Le trac d'une pure Les outils : 1 Le cordex 2 Le crayon de charpentier 3 Le mtre ruban

1 Le cordex Il sert tracer des traits droits dans de grandes longueurs et sur tout support. Il est constituer d'un enrouleur qui fait aussi office de rservoir de pigments et d'un fil de coton. Pour tracer, le fis doit tre renroul entre chaque trac, afin de se r-enduire de pigment. Avant de tracer, le fil est mouch, c'est--dire claqu en l'air pour enlever le surplus de couleur et viter ainsi de tracer des trait trop pais).

2 Le crayon de charpentier Il sert noter les diffrentes longueurs sur les tracs de cordex Il est taill avec un rabot, afin d'avoir un plat sur une face. (voir repicage).

3 Le mtre ruban Il est utilis pour mesurer les diffrentes ctes de la charpente. Il est plus prcis de l'utiliser en partant de 10 cm (ne pas oublier de retirer les 10 cm l'autre bout).

2.2 Le trac d'une pure Les gestes : Le trac au cordex. L'utilisation des sections relles des bois.

Pour tracer l'paisseur d'une pice de charpente, il est recommand de placer celle-ci et de l'utiliser comme rgle.

Le fil du cordex est tendu en dpassant de chaque cot puis on le fait claquer sur le sol.

3 le mtre ruban Il est utilis pour mesurer les diffrentes ctes de la charpentes. Il plus prcis de l'utiliser en partant de 10 cm (ne pas oublier de retirer les 10 cm a l'autre bout)

2.2 Le trac d'une pure Technique : Tracer des droites perpendiculaires entre elles sur le sol. Mthode 3-4-5 (simplification du thorme de Pythagore), cette mthode peut tre ralise avec la corde 12 noeuds.

1- Tracer un trait au cordex (AB) 2- A partir d'un point (A) mesurer une longueur multiple de 3 (3m 1,5 m...), tracer B 3- A partir du mme point A tracer un petit arc de cercle d'un rayon multiple de 4 (4 m 2m...) 4- A partir du point B, mesurer une distance multiple de 5 et tracer l'intersection avec l'arc de cercle (C). Les droites AB et AC sont perpendiculaires (voir thorme de Pythagore)..

Module charpente3 - Les diffrentes forces3.1 Les forces qui s'appliquent sur la charpente 3.2 Les forces qui s'appliquent l'intrieur de la charpente 3.3 La rsistance des matriaux 3.4 Le plancher bois/bton collaborant 3.5 L'usinage

3.1 Les diffrentes forces en prsence sur la charpente Connatre les diffrentes forces s'appliquant sur les pannes permet de dterminer la position du coeur dans la pice de bois. Pour la panne fatire, le coeur est centr et plac en haut. Pour les autres coeurs, ils sont situs en haut et du cot du fate du toit.

La charge est applique ct coeur appliqu ct coeur

3.1 Les diffrentes forces en prsence sur la charpente Les diffrentes forces en prsences sont : - le poids propre des pices de charpente + celui de la couverture - les surcharges (neige et vent) Pour le poids propre on peut compter de 40 100 Kg au m2. Pour les surcharges on peut compter 200 Kg au m2.

Pour qu'il y ait quilibre, il faut que les forces s'annulent.

3.1 Les diffrentes forces en prsence sur la charpente Si l'on prend par exemple, un toit de 6 m de long par 8 m de large. Avec une charge de 100 Kg/m2 et une surcharge de 200 Kg/m2: 100+200=300 Kg/m2 La surface au sol est de 8X6=48 m2 On peut donc en dduire que la surcharge totale est de 48X300= 14400 kg Si l'on compte qu'il y a 4 pieds disposs rgulirement on pourra conclure que, chaque pied exerce une force de bas en haut de 14400/4=3600 Kg.

8m

6m

Pour qu'il y ait quilibre, il faut que les forces s'annulent.

14 400 Kg

3600 Kg

3600 Kg

3600 Kg

3600 Kg

3600 Kg 3600 Kg 3600 Kg

3.1 Les diffrentes forces en prsence sur la charpente Chaque panne supporte le poids du toit au dessus d'elle de part et d'autre de son axe. Les 2 pannes sablires supportent donc

1800 Kg

1800 Kg

1mX6mX300kg/m2=1800 Kg

Les pannes intermdiaires et la fatire supportent chacune : 2mX6mX300Kg/m2= 3600Kg Les pannes ont 2 appuis, chaque appui exerce donc une pousse de 1800/2=900 Kg 3600/2=1800 Kg Si le bois a une rsistance la compression transversale de 20 Kg/cm2, alors la panne fatire devra avoir un repos de 3600Kg/20Kg/m2=180cm2 Si elle fait 10 cm de large l'arbaltrier devra faire au moins : 180cm2/10cm=18cm de large

1m 7200 Kg

2m 4m

2m

2m 4m

1m 7200 Kg

Chaque angle du triangle, et par extension chaque point de jonction des pices de la ferme sont appels des noeuds.

3.2 Les diffrentes forces en prsence l'intrieur de la ferme La triangulation. Parmi les diffrentes formes gomtriques constitues de droite, le triangle est la forme la plus stable, il est indformable. Par exemple dans un carr, si les liaisons entre les cts ne sont pas rigides, alors le carr peut trs facilement se transformer en losange, le triangle lui ne se dforme pas. C'est pourquoi il est important de trianguler une charpente, c'est dire de crer des triangles l'intrieur qui donneront une stabilit dimensionnelle l'ensemble.

3000 Kg

3.2 Les diffrentes forces en prsence l'intrieur de la ferme

3000 Kg

3000 Kg

Le systme de Cremona. Dans le bois les forces ne peuvent s'exercer que dans la matire.

2000 Kg

2000 Kg

6500 KgLe calcul de Cremona permet par une mthode graphique (par un dessin l'chelle) de calculer les diffrentes forces, leur intensit, et leurs directions dans une charpente. Il s'agit de symboliser chaque force par un vecteur (voir page suivante) Le systme de calcul de Cremona n'est possible que dans une charpente triangule. Il faut commencer par poser sur le dessin toute les forces que l'on connat Il faut traduire 1800 Kg en 1800 DaN ou 1800 Kg force.

6500 Kg

A

1

3.2 Les diffrentes forces en prsence l'intrieur de la ferme Le systme de Cremona. Les vecteurs Un vecteur est une reprsentation graphique d'une force, La force est reprsente par une flche ayant une longueur proportionnelle sa force, la mme direction, et un point de dpart correspondant au point d'application. (le point d'application est le point d'appui de la force) Les vecteurs peuvent s'additionner ou se soustraire (voir dessin A et B) 3

2 1+2

B

1

1+2+3+4

2

4 La notion de Force On appelle force toute cause extrieure susceptible de modifier l'tat de repos ou de mouvement d'un point