Construire sa maison/La charpente

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Pour l'autoconstructeur, la charpente peut représenter un travail délicat si le toit ne se limite pas à un deux pans sans ferme. En fait il est parfaitement possible de venir à bout de la plupart des types de toiture en mettant en œuvre une méthodologie appropriée.

Étude

Après une esquisse au 1/20 qui permettra de dégrossir le travail, une charpente se dessine avec une échelle permettant de mesurer directement les dimensions des pièces la composant. L'échelle 1/10 est la plus pratique.
De nombreuses contraintes sont à prendre en compte :

• Plan de la maison (forme, dimension, orientation...)
• Résistance mécanique au vent, à la neige, au poids de la couverture
• Pente dépendant des traditions locales, du style de la maison, du type de couverture choisie
• Combles aménageables ou non
• Présence d'ouvertures dans le toit (lucarnes, fenêtres, cheminées...)
• Épaisseur et type d'isolation
• Problèmes d'accès et de réalisation (hauteur, échafaudage, grue...)

Maquette

Pour se rendre compte de l'aspect futur de la construction dans son ensemble, ce que ne permet guère la lecture des plans et façades, il est bon de réaliser une maquette en carton.
Pour la charpente, utilisez du balsa (bois très léger vendu dans les magasins de bricolage ou de maquettes).

Dragé

Taller une charpente consiste à préparer au sol, à plat, les fermes et pannes avant de les monter à leur place définitive. L'aire de traçage et de façonnage devra être la plus plane et horizontale possible ; ce peut être la dernière dalle coulée si sa surface le permet.
Les bois sont empilés les uns sur les autres en commençant par les pièces les plus lourdes (entraits, arbalétriers, poinçon puis contrefiches). Ils sont réglés de niveau par rapport à leur lignage (axe traçé au cordex) et ensuite traçés au fil à plomb de charpentier en vue d'effectuer les assemblages. Les fermes et contreventements ont été dessinés à l'échelle à partir des cotes théoriques déterminées au moment de la réalisation des plans. On commencera par vérifier ces cotes par rapport à la maçonnerie réellement réalisée.Si deux ou plusieurs fermes sont identiques, on peut les tailler l'une sur l'autre, il convient de ne pas dépasser quelques centimètres d'erreurs pour assurer une bonne planéité du pan de toit. Des ajustements sont toutefois possibles en l'air. Avant de tracer pour découper ou réaliser tenons et mortaises, on aura intérêt à vérifier que les éléments n'ont pas bougé.. Les pièces de bois à assembler sont posées sur des plots (parpaings) mis de niveau et calées avec des morceaux de bois. Pour un assemblage par boulons de deux ou trois pièces (entrait moisé et arbalétrier, par exemple), il est nécessaire de percer toutes les pièces ensemble en les superposant, vérifier la verticalité du forêt ou de la tarière.
Pour éviter le mélange des pièces, marquer soigneusement chaque assemblage en reportant un numéro unique sur chaque élément de l'assemblage. La méthode traditionnelle qui ressemble aux chiffres romains mais qui permet à tout bon charpentier de savoir où et dans quelle position va se trouver la pièce ainsi marquée (à la rainette) est parfaite, le marquage sera toujours visible, même après rabotage des pièces.

Découpe

Avant traçage, choisir les pièces en fonction de leur utilisation donc des efforts qu'elles devront subir : les pannes travaillent à la flexion, les entraits à la traction... Vérifier les défauts, éliminer les pièces douteuses (bois roulé, trop vrillé ou cintré, gros nœuds secs...). Pour éviter que le bois ne se fende il faut lui permettre de sécher lentement, en plein air mais surtout à l'abri de la pluie et du soleil. Les pièces découpées seront rangées à plat, bâtonnées et à l'abri.
La réalisation d'un assemblage par tenon et mortaise est facile à condition de procéder avec méthode. Il est nécessaire de tracer l'emplacement et le profil de la découpe et de commencer par une ébauche que l'on affine progressivement. Pour se faire la main, on pourra réaliser quelques assemblages de chaque sorte avant de se lancer avec les pièces réelles. À la commande du bois, on a gardé 10% de sur-longueur, ce ne sera pas de trop en cas d'erreur. L'outillage nécessaire comprend : petite tronçonneuse, scie circulaire, tarière ou grand foret de diamètre 20 ou 22mm, rabot électrique, ciseau à bois, bédane, maillet, plane, défonceuse...
Des chevilles en chêne ou acacia (longueur 35 à 40cm), d'un diamètre légèrement supérieur à celui de la tarière, auront été préparées auparavant.
Les pièces découpées seront rabotées avant traitement. En séchant il est fort probable que les pièces vont se déformer ; l'assemblage en l'air sera difficile. Si un temps supérieur à une ou deux semaines sépare le moment de la découpe de celui de la mise en place de la charpente, on aura intérêt à procéder à un assemblage au sol, à plat, et à retoucher les pièces déformées.

Traitement

Le traitement de la charpente est fortement conseillé même dans les régions où les termites ne sont pas un fléau. Attention, suivant leurs usages certaines essences de bois (type douglas, mélèze, chêne...) ne nécessitent aucun traitement (vous pouvez obtenir ces renseignements sur le site du CNDB ; chaque essence a une classe de risque) Principaux risques et solutions :

• séchage trop rapide du bois : lasure hydrofuge retardant l'évaporation
• bleuissement : fongicide même léger
• pièces apparentes dans les combles : lasure teintant avec finition hydrofuge après rabotage ou ponçage
• parasites ordinaires (capricorne, termite...) traitement avec un fongicide-insecticide par immersion, injection sous pression ou double couche étalée au pinceau
• gros risques, pièces à l'extérieur : traitement CCA ou CCB autoclave (imprégnation dite « à cœur »). Ces produits à base de cuivre, chrome, arsenic et bore peuvent être dangereux en cas de contact du bois avec la peau. Ce genre de traitement est réalisé par des spécialistes, après découpe et rabotage éventuel des pièces. Il donne une couleur verdâtre au bois.

En pratique, l'application de ces produits doit s'effectuer de préférence en plein air ou dans un local parfaitement ventilé. Pour la rénovation il existe des produits sous forme de gel, plus faciles à appliquer.

Montage

La mise en place d'une charpente nécessite d'être au moins deux car certaines pièces sont lourdes et encombrantes. Un échafaudage et une paire d'échelles sont très utiles sinon indispensables. La réalisation d'une maquette facilite l'élaboration du processus de montage. Avant la mise en place, les surfaces de bois qui resteront visibles dans les combles pourront subir un rabotage qui serait laborieux après les travaux.
On aura intérêt à vérifier les assemblages et contrôler les principales cotes avant de dresser les fermes. Ranger les pièces dans l'ordre où elles seront montées. Si sa hauteur est faible, une ferme peut être assemblée à plat puis dressée à l'aide d'un palan et d'étais. Sinon il faudra réaliser l'assemblage « en l'air » en utilisant éventuellement une tour d'échafaudage pour soutenir les arbalétriers au moment de les réunir par le poinçon. Les boulons et chevilles doivent être serrés ou enfoncés sans contrainte tant que la mise en place n'est pas parfaite (verticalité, position...). La précision de l'alignement des fermes détermine la planéité définitive du toit mais une erreur de 1 ou 2 centimètres peut être tolérée. Etayer les fermes jusqu'à la mise en place définitive de la panne faîtière. Vérifier à l'œil et en prenant du recul l'alignement des fermes et des murs pignons. En général une ferme se tassera par rapport à un mur pignon qui lui ne rétrécit pas en séchant.
La mise en place des pannes commence par le montage de la faîtière, qui participe au soutien des fermes. La panne sablière est posée sur les murs de façade et calée pour être parallèle à la faîtière en tenant compte de la section des pannes intermédiaires. Ces dernières sont mises en place de façon à être dans le même plan que les pannes faîtière et sablière. Utiliser une règle, un chevron bien rectiligne ou un laser pour vérifier les alignements. Les pannes sont fixées sur les arbalétriers à l'aide de longues pointes à chevrons. On peut percer un avant-trou d'un diamètre inférieur à celui de la pointe.

Arasements

Avant de poser la couverture, les murs pignons montés en parpaings doivent être arasés, c’est-à-dire couverts d'un garnissage en mortier affleurant la face supérieure des chevrons. Pour cela, deux chevrons sont fixés provisoirement de chaque côté du mur pour servir de coffrage. Les murs montés en béton cellulaire sont arasés facilement en sciant, avec un scie égoïne spéciale, la partie des blocs dépassant la surface des chevrons .

Pose des chevrons

La section des chevrons, et en particulier leur hauteur, dépend de la portée entre deux pannes. En général il vaut mieux rapprocher les pannes et choisir des chevrons plus légers. L'espacement des chevrons pourra tenir compte de la position des chevêtres pour fenêtres de toit ou de conduits de fumée. Habituellement on trouve des chevrons de 6x8 cm, 6x10 cm ou 8x10 cm espacés de 40 à 50 cm et d'une portée de 2 à 2,5 m
Les chevrons sont cloués sur chaque panne avec des pointes de longueur au moins égale à la hauteur du chevron plus 80 mm. On procède à la mise à longueur des chevrons au niveau de la gouttière en tenant compte de l'espacement des liteaux à partir du faîte.

Plancher sur solives

Comparé à une dalle en béton armé, un plancher sur solives a plusieurs avantages :

• plus facile à réaliser
• absence de ponts thermiques
• possibilité de laisser les solives apparentes en plafond.

En contrepartie la dalle en béton :

• supporte des charges ponctuelles plus élevées
• est un meilleur isolant phonique entre les étages

On peut encastrer les solives dans les murs ou les faire reposer sur les appuis à leurs extrémités. Cette deuxième solution est plus pratique à de nombreux points de vue. Les appuis pouvant être constitués par des poutres (les lambourdes) fixées horizontalement sur les murs par des tire-fonds ou des boulons. La portée maximale admissible pour une solive est fonction de sa section et peut facilement être déterminée à l'aide d'abaques. Les sections courantes dans les négoces de matériaux varient de 6,5cm x 15,5 cm, pour les bastaings les plus petits, à 8 cm x 23 cm, pour les madriers les plus gros. On utilise généralement un bois de premier choix (sans défaut apparent, roulure, gerçure, nœud sec...) de pin ou de sapin. La section rectangulaire est disposée verticalement pour augmenter la résistance de la solive à la flexion. Les extrémités, généralement invisibles, seront traitées sérieusement à l'aide d'un produit fongicide et insecticide. La pose des solives s'apparente à celle des chevrons. Comme la face supérieure de la solive est destinée à recevoir le plancher, elle doit s'inscrire dans le même plan horizontal que les autres solives.

Escaliers en bois

Le choix du bois pour la réalisation d'un escalier peut être motivé par:

• aspect chaud du matériau.
• décoration du logement à base de bois ou de matériaux bruts.
• plus grande facilité de réalisation (approvisionnement, découpe, usinage...).
• possibilité d'installation de l'escalier à tout moment de la construction.
• légèreté.
• souplesse (dans le cas d'une chute...)

Mais l'escalier en bois a quelques inconvénients :

• entretien (si le bois est ciré).
• bruits (grincements, sonorité...).
• protection nécessaire par fongicide et insecticide.
• déformation par séchage, travail du bois...

Comme l'escalier en béton (ou en métal) un escalier en bois peut être :

• droit, en une seule volée, mais il occupera plus de place, à moins de réaliser une échelle de meunier.
• tournant en une large courbe ou à l'extrême en colimaçon
• quart-tournant, avec un palier intermédiaire
• quart-tournant, balancé et sans palier.
• en trois volées et deux paliers intermédiaires

Pour accéder une fois de temps en temps à des combles on peut prévoir un escalier escamotable et pliant qui pourra être placé dans un couloir ou sur un palier sans occuper de place en permanence au sol.
Les escaliers tournants ou en plusieurs volées sont moins dangereux en cas de chute.

Le matériau traditionnel est le chêne de premier choix mais on utilise couramment des bois exotiques. Le hêtre et le pin sont aussi utilisés pour les réalisations économiques. Le chêne peut être laissé nature ou ciré (mais salissant et glissant), l'utilisation d'un vernis vitrificateur de première qualité est une bonne formule.

La hauteur et la largeur des marches sont déterminés par des règles qu'il faut connaître et respecter. Si le nombre de marches est supérieur à quinze, il est judicieux de prévoir un palier. La contremarche est facultative si l'épaisseur de la marche et sa longueur en limitent la flexion. Un film en polyéthylène glissé dans les encastrements de marches et de contre-marches limite fortement les grincements.

Un escalier droit est plus facile à réaliser car toutes les marches sont identiques. Les limons peuvent être construits en profilés métalliques soudés et habillés ensuite. Si l'escalier est en deux volées et un palier, il pourra être préfabriqué en trois éléments qui seront assemblés sur place. L'accrochage dans la maçonnerie peut être effectué à l'aide de scellements ou de chevilles spéciales de dimensions appropriées.
Les protections (rampe, main courante, balustrade) doivent être réalisées en fonction des normes (hauteur, écartement entre barreaux...).

Les distributeurs de matériaux pour le bâtiment proposent des escaliers préfabriqués de qualités diverses. Comme l'escalier ne peut être considéré comme faisant partie du mobilier, on aura intérêt à placer le critère qualité avant celui du prix. Prendre soigneusement les mesures avant de passer commande. Tenir compte du niveau fini des sols pour chacun des étages à desservir.

Voir aussi le chapitre maçonnerie pour les escaliers en béton.

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