LES FERMES

# LES FERMES ## LECON 1: fermettes : appentis ### Introduction Bienvenue à cette première leçon sur les fermettes et plus particulièrement sur l'appentis! En charpente, la "fermette" est un terme générique qui désigne l'ensemble des éléments porteurs d'une toiture. Aujourd'hui, nous allons nous concentrer sur une structure plus simple et très courante: l'appentis. Un appentis est une petite structure ajoutée à un bâtiment existant, caractérisée par un seul versant de toiture. C'est une excellente façon de comprendre les bases du dessin de charpente. ### Concepts Clés #### Qu'est-ce qu'un appentis? Un appentis est une construction ou une extension adossée à un bâtiment principal. Sa particularité est d'avoir une toiture à un seul pan, dont la pente s'appuie généralement sur le mur du bâtiment existant. Il est souvent utilisé pour créer un abri de jardin, un petit garage, un local de rangement ou une extension simple. #### Les éléments principaux de la charpente d'un appentis Pour comprendre comment dessiner un appentis, il est essentiel de connaître ses composants principaux: * **Le mur d'appui:** C'est le mur du bâtiment existant contre lequel l'appentis est construit. C'est sur ce mur que repose la partie haute de la toiture de l'appentis. * **La sablière (ou muralière):** C'est une pièce de bois horizontale fixée solidement sur le mur d'appui. Elle sert de support pour les chevrons de la toiture. Elle doit être parfaitement de niveau. * **Les chevrons:** Ce sont les pièces de bois inclinées qui donnent la pente à la toiture. Ils vont de la sablière (en haut) jusqu'au mur gouttereau (en bas), ou jusqu'à une panne faitière simplifiée si l'appentis est indépendant d'un mur. * **Le mur gouttereau:** C'est le mur le plus bas de l'appentis, où se trouve la gouttière qui recueille l'eau de pluie du toit. Les chevrons reposent sur ce mur (ou une panne sablière sur ce mur). * **La panne (intermédiaire):** Selon la portée et la charge du toit, des pannes peuvent être ajoutées horizontalement pour supporter les chevrons et répartir le poids de la couverture. * **La couverture:** Ce sont les matériaux (tuiles, ardoises, tôles) qui protègent l'appentis des intempéries. Les chevrons supportent les liteaux ou voliges qui, à leur tour, supportent la couverture. * **La pente du toit:** C'est l'inclinaison de la toiture. Elle est exprimée en pourcentage ou en degrés. Une bonne pente assure l'écoulement de l'eau. Pour calculer la pente, on peut utiliser la formule : \[ \text{Pente (en \%)} = \frac{\text{Hauteur (H)}}{\text{Longueur horizontale (L)}} \times 100 \] Ou en degrés, où \( \text{Pente (en degrés)} = \arctan\left(\frac{\text{H}}{\text{L}}\right) \). #### Dessin d'une fermette d'appentis Lorsqu'on dessine une charpente d'appentis, on utilise différentes vues pour montrer tous les détails: * **Vue en élévation:** Montre l'appentis vu de face. On y voit la hauteur des murs, la pente du toit, et l'emplacement des ouvertures (porte, fenêtre). * **Vue en coupe:** Montre l'appentis comme s'il était coupé en deux. Cette vue est essentielle pour visualiser l'assemblage des éléments (sablière, chevrons, murs) et les épaisseurs des matériaux. * **Conventions de dessin:** * Les lignes fortes représentent les arêtes visibles. * Les lignes pointillées représentent les arêtes cachées. * Les hachures sont utilisées pour indiquer les coupes de matériaux (par exemple, bois, béton). * Les cotes (dimensions) doivent être clairement indiquées. ### Vocabulaire Important * **Fermette:** Terme général pour un élément de charpente porteur de toiture. * **Appentis:** Construction à un seul versant, adossée à un bâtiment. * **Sablière:** Pièce de bois horizontale fixée au mur d'appui, supportant les chevrons. * **Chevrons:** Pièces de bois inclinées qui forment la pente du toit et supportent la couverture. * **Mur gouttereau:** Mur bas de l'appentis où l'eau de pluie s'écoule. * **Pente:** Inclinaison du toit, essentielle pour l'écoulement de l'eau. * **Couverture:** Matériau recouvrant la toiture (tuiles, ardoises, etc.). * **Portée:** Distance entre deux appuis d'une pièce de bois. * **Traçage:** Action de dessiner les formes et les coupes sur le bois avant de le découper. ### Exemples #### Exemple 1: La pente de toit Imaginons un appentis dont le toit s'élève de 1,5 mètre (H) sur une longueur horizontale (L) de 3 mètres. La pente en pourcentage serait : \[ \text{Pente} = \frac{1.5\text{ m}}{3\text{ m}} \times 100 = 0.5 \times 100 = 50\% \] Une pente de 50% est une pente assez raide, idéale pour évacuer rapidement l'eau. #### Exemple 2: Dessin simplifié d'une coupe d'appentis Voici comment une coupe simple d'appentis pourrait être représentée, montrant les principaux éléments: ```mermaid graph TD A[Mur d'appui] --> B[Sablière] B --> C{Chevron} C --> D[Mur gouttereau] style C fill:#fff,stroke:#333,stroke-width:2px,stroke-dasharray: 5 5 style D fill:#eee,stroke:#333,stroke-width:2px ``` (Imaginez que le chevron C est incliné et relie B à D, et la sablière B est fixée au mur A. C'est une représentation conceptuelle pour le texte.) Sur un plan de dessin réel, vous verriez: 1. Le mur existant avec sa fondation. 2. La sablière fixée au mur d'appui. 3. Les chevrons inclinés qui partent de la sablière et descendent vers le mur gouttereau. 4. Le mur gouttereau avec sa fondation. 5. La couverture (symbolisée par des hachures ou des lignes de trait). ### Exercices 1. **Identification:** Sur un schéma d'appentis fourni (imaginez-en un dans votre tête ou demandez-en un à votre enseignant), identifiez et nommez les éléments suivants: sablière, chevrons, mur d'appui, mur gouttereau. 2. **Dessin en élévation:** Dessinez une vue en élévation simple d'un appentis de 4 mètres de long et 2,5 mètres de hauteur sous sablière. La pente du toit est de 30%. Vous n'avez pas besoin de dessiner les détails des chevrons, juste le contour général. 3. **Calcul de pente:** Un appentis a une hauteur de 1,20 mètre (verticale) pour une longueur horizontale de 2,40 mètres. Quelle est la pente de son toit en pourcentage? ### Devoirs 1. **Dessin technique:** À l'échelle 1:50, dessinez la vue en coupe d'un appentis. Les dimensions sont les suivantes: Hauteur du mur gouttereau = 2,20 m; Hauteur sous sablière (sur le mur d'appui) = 3,00 m; Longueur horizontale de l'appentis = 3,50 m. N'oubliez pas d'inclure les fondations, les murs (avec leurs épaisseurs), la sablière et un chevron. 2. **Recherche:** Recherchez et décrivez deux types de matériaux de couverture différents qui peuvent être utilisés pour un appentis. Expliquez un avantage et un inconvénient pour chaque type. ### Résumé Dans cette leçon, nous avons exploré les bases des fermettes en nous concentrant sur l'appentis. Nous avons appris qu'un appentis est une structure simple à un seul versant de toiture, idéale pour des extensions ou des abris. Vous connaissez maintenant les principaux éléments de sa charpente (sablière, chevrons, murs d'appui et gouttereau) et l'importance de la pente du toit. Vous avez également été initiés aux différentes vues de dessin et aux conventions essentielles pour représenter ces structures. Ces connaissances sont la première étape cruciale pour devenir un bon dessinateur en charpente! ## LECON 2: fermes sheds ### Introduction Bienvenue à la leçon 2 sur les fermes ! Aujourd'hui, nous allons découvrir un type de ferme particulier : la ferme shed. Les fermes sont des éléments essentiels des toitures qui aident à soutenir le poids du toit. La ferme shed, ou à redent, est très reconnaissable par sa forme spécifique et est utilisée dans des constructions bien précises. Nous allons apprendre à la dessiner et à comprendre son utilité. ### Concepts Clés #### 1. Qu'est-ce qu'une ferme shed ? Une ferme shed est un type de ferme de charpente caractérisée par une toiture à un seul pan incliné, ce qui lui donne une forme asymétrique. Elle est souvent utilisée pour permettre une meilleure pénétration de la lumière naturelle (grâce à des fenêtres verticales sur le côté le plus haut) ou pour faciliter la ventilation dans de grands bâtiments. #### 2. Caractéristiques principales * **Forme asymétrique :** Un côté est plus haut que l'autre, créant une pente unique. * **Pente unique :** Contrairement aux toits à deux pans, la ferme shed ne possède qu'une seule pente principale. * **Optimisation de la lumière et de la ventilation :** Le côté le plus haut peut accueillir des ouvertures pour l'éclairage zénithal ou la ventilation. * **Utilisation :** Très répandue dans les bâtiments industriels, les ateliers, les entrepôts, les extensions de bâtiments ou les garages. #### 3. Composants d'une ferme shed simple Comme toute ferme, la ferme shed est composée de plusieurs éléments en bois (ou parfois en métal) assemblés pour former une structure rigide. Voici les principaux éléments à connaître pour le dessin : * **L'arbalétrier :** La pièce inclinée qui supporte le versant du toit. Dans une ferme shed, il y aura un arbalétrier principal plus long et potentiellement un autre plus court si la structure comprend des bracons. * **L'entrait :** La pièce horizontale qui relie les bases des arbalétriers, empêchant la ferme de s'écarter. * **Les montants et diagonales (contrefiches) :** D'autres pièces de bois qui renforcent la structure en créant des triangles, rendant la ferme plus stable. #### 4. Principes de dessin d'une ferme shed Pour dessiner une ferme shed, il faut représenter sa forme caractéristique et ses composants avec précision. Voici les étapes de base : 1. **Dessin de l'entrait :** Tracez une ligne horizontale pour l'entrait, qui représente la base de la ferme. 2. **Dessin des arbalétriers :** À partir des extrémités de l'entrait, tracez les deux arbalétriers. L'un sera plus long et plus incliné que l'autre pour créer la pente unique. N'oubliez pas l'angle de la pente. Une pente peut être exprimée en pourcentage. Par exemple, une pente de 20% signifie qu'il y a une différence de hauteur de 20 cm pour 100 cm de longueur horizontale. 3. **Ajout des renforts :** Dessinez les montants et les diagonales (contrefiches ou moises) qui relient les arbalétriers à l'entrait pour former des triangles. Ces éléments sont essentiels pour la rigidité de la ferme. 4. **Cotation :** Indiquez les dimensions importantes (longueur de l'entrait, hauteur de la ferme, longueurs des arbalétriers, angles ou pentes). Une pente peut être représentée comme \[ P = \frac{H}{L} \times 100 \% \], où \( H \) est la hauteur et \( L \) la longueur horizontale. ### Vocabulaire * **Ferme shed (ou à redent) :** Type de ferme de toiture à un seul pan incliné, asymétrique. * **Arbalétrier :** Pièce inclinée de la ferme qui supporte le versant du toit. * **Entrait :** Pièce horizontale inférieure d'une ferme qui relie les bases des arbalétriers. * **Montant :** Pièce verticale ou proche de la verticale dans une ferme. * **Contrefiche / Diagonale :** Pièce oblique qui renforce la ferme en triangulant la structure. * **Pan de toiture :** Surface inclinée d'un toit. * **Pente :** Inclinaison du toit, souvent exprimée en pourcentage ou en degrés. * **Éclairage zénithal :** Lumière qui provient du haut, par le toit. ### Exemples #### Exemple 1: Localisation Imaginez un grand atelier de mécanique ou une usine. Souvent, ces bâtiments utilisent des toits avec des fermes sheds. Le côté le plus haut du toit est généralement orienté vers le nord (dans l'hémisphère nord) pour capter une lumière douce et constante, sans éblouissement direct du soleil. #### Exemple 2: Schéma simple Considérez une ferme shed avec un entrait de 10 mètres de long. La partie la plus basse de l'arbalétrier est à 3 mètres de hauteur, et la partie la plus haute est à 5 mètres de hauteur. L'angle de la pente peut être calculé en utilisant la trigonométrie, mais pour l'instant, retenez que la différence de hauteur \( \Delta H \) est de \( 5m - 3m = 2m \). La pente serait \[ \text{Pente} = \frac{\Delta H}{\text{Longueur de l'entrait}} = \frac{2m}{10m} = 0.2 \text{ ou } 20\% \]. ### Exercices 1. Quelles sont les deux caractéristiques principales d'une ferme shed ? 2. Dans quels types de bâtiments trouve-t-on couramment des fermes sheds ? Pourquoi ? 3. Nommez au moins trois composants que l'on retrouve dans une ferme shed. 4. Dessinez à main levée une ferme shed simple en identifiant l'arbalétrier et l'entrait. 5. Si une ferme shed a une longueur d'entrait de 8 mètres et que la différence de hauteur entre le point le plus bas et le point le plus haut de l'arbalétrier est de 1,6 mètre, calculez sa pente en pourcentage. ### Devoir 1. Recherchez des images de bâtiments réels utilisant des fermes sheds. Imprimez-en trois et indiquez où se situe la ferme. 2. À l'aide d'une règle et d'un crayon, dessinez une ferme shed à l'échelle 1:100 (1 cm sur votre dessin représente 1 mètre en réalité). L'entrait doit mesurer 12 mètres, la hauteur la plus basse de l'arbalétrier doit être de 4 mètres et la plus haute de 6,5 mètres. Incluez les principales pièces (entrait, arbalétrier, au moins une contrefiche). 3. Expliquez en quelques phrases pourquoi la forme asymétrique de la ferme shed est avantageuse pour l'éclairage naturel. ### Résumé En résumé, la ferme shed est un élément de charpente distinctif utilisé pour les toitures à un seul pan, souvent présente dans les constructions industrielles ou les extensions. Sa forme asymétrique est idéale pour optimiser la lumière naturelle et la ventilation. Comprendre ses composants comme l'arbalétrier et l'entrait, ainsi que les principes de son dessin, est essentiel pour tout futur charpentier. Elle offre une solution pratique et esthétique pour des besoins architecturaux spécifiques. ## LECON 3: fermes modernes en bois: - en lamellée collés, avec âme en aggloméré ### Introduction Bienvenue à cette troisième leçon sur les fermes de charpente ! Aujourd'hui, nous allons explorer des types de fermes plus contemporains, en nous concentrant sur les matériaux modernes comme le bois lamellé collé et l'aggloméré. Ces matériaux offrent des solutions innovantes pour construire des structures solides, esthétiques et souvent plus écologiques. Comprendre ces fermes vous donnera une vision des techniques de charpente avancées utilisées dans l'architecture et la construction d'aujourd'hui. ### Concepts clés #### Qu'est-ce qu'une ferme moderne en bois ? Une ferme moderne en bois est une structure triangulée conçue pour supporter la toiture d'un bâtiment, utilisant des techniques et des matériaux avancés par rapport aux fermes traditionnelles. L'accent est mis sur l'efficacité des matériaux, la performance structurelle et l'esthétique. Les matériaux composites comme le lamellé collé et les éléments avec âme en aggloméré sont au cœur de ces innovations. #### Le bois lamellé collé (BLC) Le bois lamellé collé est un matériau composite fabriqué à partir de lamelles de bois (généralement du sapin, de l'épicéa ou du douglas) séchées et collées les unes aux autres, le fil du bois de toutes les lamelles étant parallèle. Ce procédé permet de créer des éléments de très grandes dimensions et de formes variées qui seraient impossibles à obtenir avec du bois massif. ##### Avantages du bois lamellé collé : * **Grande résistance et stabilité dimensionnelle :** Moins sujet à la déformation ou au fendillement que le bois massif. * **Portées importantes :** Permet de couvrir de très grands espaces sans appui intermédiaire. * **Esthétique :** Son aspect chaleureux et sa capacité à prendre des formes cintrées sont très appréciés en architecture. * **Résistance au feu :** Paradoxalement, le lamellé collé résiste mieux au feu que l'acier. Sa combustion superficielle crée une couche carbonisée protectrice. * **Durabilité et écologie :** Fabriqué à partir de ressources renouvelables, il a une empreinte carbone faible si le bois provient de forêts gérées durablement. #### Les éléments avec âme en aggloméré L'âme en aggloméré est utilisée dans des éléments de charpente composites, le plus souvent dans les poutres en I ou en treillis où elle constitue la partie centrale (l'âme) entre deux membrures (les ailes). L'aggloméré est un panneau à base de particules de bois collées avec une résine. ##### Rôle et avantages dans les fermes : * **Optimisation des matériaux :** L'aggloméré est moins cher que le bois massif ou le lamellé collé. * **Légèreté :** En utilisant une âme mince en aggloméré pour la partie centrale d'une poutre en I, on réduit le poids de l'élément tout en maintenant une bonne performance structurelle grâce aux membrures en bois massif ou en LVL (Lamibois). * **Performance structurelle :** Dans une poutre en I, l'âme reprend les efforts de cisaillement tandis que les membrures reprennent les efforts de flexion. * **Isolation :** L'aggloméré peut contribuer à l'isolation thermique ou phonique dans certains systèmes. ##### Exemples d'application : Souvent, des poutres en I avec âme en aggloméré ou OSB sont utilisées comme entretoises ou pannes dans une ferme, ou comme éléments secondaires pour rigidifier la structure. #### Pourquoi ces matériaux ensemble ? L'association du bois lamellé collé (pour les éléments principaux porteurs de grande portée) et des éléments avec âme en aggloméré (pour des éléments secondaires ou pour optimiser le poids et le coût) permet de concevoir des fermes très performantes, économiques et adaptées à de nombreux types de constructions modernes. ### Vocabulaire * **Ferme :** Ensemble de pièces de bois formant un système triangulé pour soutenir une toiture. * **Bois lamellé collé (BLC) :** Matériau composite en bois constitué de lamelles collées entre elles, offrant grande résistance et stabilité. * **Aggloméré :** Panneau fabriqué à partir de particules de bois collées et pressées. * **Âme :** La partie centrale d'une poutre en I ou d'un élément composite, qui relie les deux membrures. * **Membrure :** La partie supérieure ou inférieure d'une poutre ou d'une ferme qui reprend les efforts de traction ou de compression. * **Portée :** La distance horizontale entre deux points d'appui d'une poutre ou d'une ferme. * **Poutre en I :** Poutre dont la section transversale a la forme de la lettre 'I', souvent avec une âme en aggloméré/OSB et des membrures en bois massif ou LVL. * **Assemblage :** Méthode de liaison entre les différentes pièces d'une charpente. ### Exemples 1. **Halles sportives ou auditoriums :** De nombreux bâtiments avec de grandes ouvertures utilisent des fermes en bois lamellé collé pour leur portée impressionnante et leur esthétique chaleureuse. Les arbalétriers et l'entrait (ou tirant) sont souvent en BLC. 2. **Toitures de supermarchés ou entrepôts :** Pour des raisons économiques et de légèreté, on peut trouver des fermes en treillis avec des membrures en bois massif ou BLC, et des montants/diagonales plus légers, ou même des poutres en I avec âme en aggloméré pour les pannes supportant la toiture. 3. **Maisons individuelles modernes :** Bien que moins courantes pour l'ensemble de la ferme principale, les poutres en I avec âme en aggloméré sont très utilisées pour les solives de plancher ou les chevrons de toiture, apportant légèreté et performance. ### Exercices 1. Définissez avec vos propres mots ce qu'est le bois lamellé collé et citez deux de ses avantages majeurs. 2. Quel est le rôle de l'âme en aggloméré dans une poutre en I utilisée dans une charpente ? 3. Imaginez que vous devez concevoir le toit d'une piscine municipale avec une très grande portée. Quel type de matériau pour la ferme principale choisiriez-vous entre le bois massif traditionnel et le bois lamellé collé ? Justifiez votre choix. 4. Expliquez pourquoi le bois lamellé collé est considéré comme un matériau durable et écologique. ### Devoirs 1. Recherchez en ligne des exemples de bâtiments (en France ou ailleurs) qui utilisent des fermes en bois lamellé collé. Imprimez une image et décrivez brièvement le bâtiment et l'utilisation du BLC. 2. Dessinez un croquis simple d'une ferme à deux versants et identifiez les pièces principales qui pourraient être réalisées en bois lamellé collé. 3. Faites une petite recherche sur les **poutres en I en bois** et expliquez comment elles sont fabriquées et pourquoi elles sont utilisées en charpente. ### Résumé Dans cette leçon, nous avons découvert les fermes modernes en bois, en nous concentrant sur deux matériaux clés : le bois lamellé collé et les éléments avec âme en aggloméré. Le **bois lamellé collé** est un matériau très performant, résistant, stable et esthétique, permettant de réaliser de grandes portées. L'**âme en aggloméré**, souvent intégrée dans des poutres en I, permet d'optimiser le poids et le coût des structures. L'association de ces matériaux ouvre la voie à des constructions en bois innovantes, durables et adaptées aux exigences de l'architecture contemporaine. Ces techniques sont essentielles pour la conception des charpentes d'aujourd'hui. ## LECON 4: fermes traditionnelles : simple à fiche et contre-fiche, à un ou double entraits ### Introduction Bienvenue à notre quatrième leçon sur le dessin de charpente! Aujourd'hui, nous allons découvrir un élément très important des toits : les fermes. Une ferme est comme le squelette du toit, elle le soutient et lui donne sa forme. Nous allons apprendre à connaître les fermes traditionnelles les plus courantes, comme la ferme simple (aussi appelée ferme à poinçon) et la ferme plus complexe avec des fiches et des contre-fiches. Nous verrons aussi comment l'entrait, une poutre horizontale, peut être simple ou double. Préparez-vous à explorer le monde fascinant des charpentes ! ### Concepts clés #### Qu'est-ce qu'une ferme ? Une ferme est une structure triangulaire rigide, faite de poutres en bois, qui sert à supporter le poids de la toiture et à le transmettre aux murs porteurs du bâtiment. Elle est essentielle pour la solidité et la stabilité d'un toit. Une ferme est composée de plusieurs pièces principales : * **Le poinçon** : La pièce verticale centrale de la ferme simple. * **Les arbalétriers** : Les deux pièces inclinées qui forment les côtés du triangle de la ferme et soutiennent la toiture. * **L'entrait** : La pièce horizontale inférieure qui relie la base des arbalétriers et empêche les murs de s'écarter sous le poids du toit. * **Les fiches et contre-fiches** : Des pièces de bois supplémentaires (verticales ou inclinées) utilisées dans les fermes plus grandes pour renforcer la structure. #### La ferme simple (à poinçon) La ferme simple, ou ferme à poinçon, est la plus facile à comprendre. Elle est composée d'un poinçon central, de deux arbalétriers et d'un entrait. C'est comme un grand triangle avec une barre au milieu qui va du sommet à la base. * **Utilité** : Elle est souvent utilisée pour les toits de petite et moyenne portée (largeur). * **Fonctionnement** : * Le poinçon supporte le faîtage (le sommet du toit). * Les arbalétriers reçoivent les pannes (poutres horizontales qui supportent les chevrons et la couverture). * L'entrait maintient tout en place en empêchant les arbalétriers de pousser les murs vers l'extérieur. #### La ferme à fiche et contre-fiche Lorsque le toit est très large (grande portée), une ferme simple ne suffit pas toujours. On utilise alors des fermes plus complexes qui ont des pièces de bois supplémentaires pour mieux répartir les charges. Ce sont les fermes à fiche et contre-fiche. * **Les fiches** : Ce sont généralement des pièces verticales (ou presque) qui partent de l'entrait et montent pour soutenir les arbalétriers. * **Les contre-fiches** : Ce sont des pièces inclinées qui partent souvent du poinçon (ou d'une fiche) et descendent vers l'entrait ou les arbalétriers pour les renforcer. * **Utilité** : Elles permettent de construire des toits sur de plus grandes largeurs sans que la structure ne fléchisse. #### L'entrait : simple ou double L'entrait est une poutre horizontale très importante. Il existe en version simple ou double. ##### L'entrait simple * C'est une seule poutre horizontale qui relie la base des arbalétriers. C'est la configuration la plus courante pour les fermes simples. * Son rôle principal est de reprendre les efforts d'écartement exercés par les arbalétriers, assurant ainsi que les murs restent bien droits. On l'appelle parfois un **tirant** parce qu'il tire sur les bases des arbalétriers. ##### L'entrait double (ou entrait retroussé) * Dans certains cas, on utilise deux entraits. Un entrait bas (comme l'entrait simple) et un entrait plus haut, appelé **entrait retroussé** ou **faux-entrait**. * **Pourquoi double ?** Cela permet de gagner de la hauteur sous plafond dans les combles (l'espace sous le toit), car l'entrait le plus bas n'est pas toujours au niveau le plus bas du toit. Le faux-entrait permet de créer un espace habitable plus grand. * Les fiches sont souvent utilisées pour relier l'entrait bas à l'entrait retroussé, ou pour soutenir l'entrait retroussé. ### Vocabulaire * **Ferme** : Structure triangulaire en bois supportant la toiture. * **Poinçon** : Pièce de bois verticale centrale d'une ferme simple. * **Arbalétrier** : Pièce de bois inclinée principale d'une ferme, formant les côtés du triangle. * **Entrait** : Pièce de bois horizontale inférieure d'une ferme, empêchant l'écartement des murs. * **Contrefiche** : Pièce de bois inclinée de renfort dans une ferme, descendant vers la base. * **Fiche** : Pièce de bois verticale ou quasi-verticale de renfort dans une ferme, montant vers le haut. * **Charpente** : Ensemble des pièces de bois qui constituent l'ossature d'un bâtiment (toit, planchers). * **Faîtage** : La ligne la plus haute d'un toit, là où se rencontrent les deux versants. * **Portée** : La distance horizontale entre deux appuis (par exemple, la largeur d'un bâtiment). ### Exemples #### Exemple 1: Ferme simple (à poinçon) Imaginez la toiture d'une petite maison ou d'un garage. Souvent, la charpente sera constituée de plusieurs fermes simples, espacées régulièrement. Le poinçon au centre supporte la poutre la plus haute (faîtière), et l'entrait empêche les murs de s'ouvrir. #### Exemple 2: Ferme à fiche et contre-fiche Dans une église ancienne ou une grande grange, vous remarquerez peut-être des fermes beaucoup plus grandes et plus solides. Celles-ci utilisent des fiches et des contre-fiches pour renforcer les arbalétriers et l'entrait, leur permettant de couvrir une grande largeur sans problème. #### Exemple 3: Entrait double Si vous visitez des combles aménagés, vous verrez peut-être que l'entrait n'est pas tout en bas, mais un peu plus haut. C'est un entrait retroussé, qui permet d'avoir plus d'espace pour une chambre ou un bureau sous le toit. Un entrait plus bas pourrait exister pour la solidité de la structure, ou être remplacé par des renforts dans les murs. ### Exercices 1. Nommez les trois pièces principales d'une ferme simple. 2. Quel est le rôle de l'entrait dans une ferme ? 3. Pourquoi utilise-t-on des fiches et des contre-fiches dans certaines fermes ? 4. Quelle est la différence principale entre un entrait simple et un entrait double (ou retroussé) ? 5. Dessinez une ferme simple et étiquetez (nommez) le poinçon, les arbalétriers et l'entrait. ### Devoirs 1. Dessinez une ferme à fiche et contre-fiche et identifiez où se trouveraient les fiches et les contre-fiches. Vous pouvez regarder des exemples sur internet pour vous aider. 2. Observez les toits des bâtiments autour de chez vous. Pensez-vous qu'ils utilisent des fermes simples ou des fermes plus complexes ? Expliquez pourquoi vous le pensez. 3. Expliquez en vos propres mots l'avantage d'utiliser un entrait double dans une charpente. ### Résumé Nous avons appris aujourd'hui que les fermes sont les éléments clés qui donnent sa structure et sa solidité à un toit. Nous avons exploré : * La **ferme simple (à poinçon)**, idéale pour les portées plus petites. * La **ferme à fiche et contre-fiche**, utilisée pour les toits plus larges et plus complexes. * L'importance de l'**entrait**, qui empêche les murs de s'écarter, et ses deux formes : **simple** et **double (retroussé)** pour gagner de l'espace. Comprendre les fermes est une étape fondamentale pour tout futur dessinateur ou charpentier. Elles sont un exemple parfait de la façon dont des pièces de bois, bien assemblées, peuvent créer une structure incroyablement forte et durable. ## LECON 5: fermes traditionnelles: à faux entrait, à entrait retroussé avec jambes de forces ### Introduction Bienvenue à la leçon 5 sur les fermes traditionnelles! Aujourd'hui, nous allons plonger dans l'étude de deux types de fermes très importants dans la charpente : la ferme à faux entrait et la ferme à entrait retroussé avec jambes de forces. Comprendre ces structures est essentiel pour tout charpentier, car elles permettent de supporter les toitures tout en créant des espaces utiles sous les combles. Nous explorerons leurs caractéristiques, leurs avantages, et comment les identifier et les dessiner correctement. ### Concepts Clés #### Qu'est-ce qu'une ferme de charpente ? Une ferme est un élément essentiel d'une charpente de toiture. C'est une structure triangulée conçue pour supporter le poids de la toiture et le transmettre aux murs porteurs. Elle est composée de plusieurs pièces de bois assemblées. Ses éléments principaux sont : * **Entrait :** La pièce horizontale inférieure, qui empêche les arbalétriers de s'écarter. * **Arbalétrier :** Les deux pièces inclinées qui suivent la pente du toit. * **Poinçon :** La pièce verticale centrale qui relie l'entrait et le faîtage. * **Contrefiche :** Des pièces diagonales qui rigidifient la structure. #### La ferme à faux entrait La ferme à faux entrait est une variante de la ferme traditionnelle où l'entrait n'est pas au niveau le plus bas de la ferme. Il est légèrement relevé par rapport aux pieds des arbalétriers, créant ainsi un espace plus grand sous le toit, souvent utilisé pour un plafond plat ou un grenier non aménagé. ##### Définition et Caractéristiques * **Positionnement :** Le « faux entrait » est une pièce horizontale positionnée au-dessus des pieds d'arbalétriers, c'est-à-dire que l'entrait n'est pas au niveau des sablières (murs). Il est « suspendu » entre les arbalétriers. * **Rôle :** Il a pour fonction principale de reprendre les efforts d'écartement des arbalétriers et de supporter les charges du plafond éventuel. Il ne repose pas directement sur les murs extérieurs. * **Esthétique :** Ce type de ferme est souvent choisi pour des raisons esthétiques, permettant une plus grande hauteur sous plafond au centre de la pièce. ##### Avantages et Inconvénients * **Avantages :** Offre plus de hauteur sous plafond ou un espace de grenier plus dégagé. Plus simple à réaliser dans certains cas. * **Inconvénients :** La reprise des poussées latérales doit être soigneusement gérée. Nécessite une bonne conception des assemblages pour assurer la stabilité. #### La ferme à entrait retroussé avec jambes de forces La ferme à entrait retroussé est une ferme dont l'entrait est volontairement relevé par rapport à la base des arbalétriers, permettant d'aménager un volume important sous les combles. Pour compenser l'affaiblissement structurel dû à l'entrait relevé, on ajoute des jambes de forces. ##### Définition et Caractéristiques * **Entrait retroussé :** L'entrait est remonté pour dégager l'espace au sol. Il est souvent placé à la hauteur des poutres de plancher du futur étage. * **Jambes de forces :** Ce sont des pièces de bois inclinées qui partent du pied de l'arbalétrier et rejoignent l'entrait retroussé. Elles ont pour rôle de renforcer la liaison entre l'arbalétrier et l'entrait, aidant à transférer les charges et à empêcher l'arbalétrier de fléchir ou de s'écarter. Elles travaillent en compression. * **Poinçon :** Le poinçon est généralement plus long dans ce type de ferme, car l'entrait est plus haut. * **Aménagement :** Idéale pour l'aménagement des combles, car elle libère un maximum de volume utile. ##### Avantages et Inconvénients * **Avantages :** Permet la création d'un grand volume habitable sous toiture. Structure très stable et robuste si bien dimensionnée. * **Inconvénients :** Plus complexe à concevoir et à réaliser en raison des nombreux assemblages et des forces à gérer. Nécessite des calculs précis. #### Comparaison et Choix | Caractéristique | Ferme à faux entrait | Ferme à entrait retroussé avec jambes de forces | | :-------------------------- | :------------------------------------------------- | :------------------------------------------------ | | **Position de l'entrait** | Relevé, au-dessus des pieds d'arbalétriers | Relevé, souvent à hauteur de plancher de comble | | **Espace sous toiture** | Dégagé, pour plafond plat ou grenier non aménagé | Grand volume aménageable | | **Complexité** | Relativement simple | Plus complexe, nombreux assemblages | | **Renforts spécifiques** | Gère les poussées latérales par assemblages | Jambes de forces pour soutenir les arbalétriers | | **Application typique** | Petits bâtiments, extensions, toits décoratifs | Toitures de maisons avec combles aménageables | Le choix entre ces deux types de fermes dépendra de la portée de la toiture, des charges à supporter, et surtout de l'utilisation future de l'espace sous les combles. ### Vocabulaire * **Ferme :** Ensemble de pièces de bois formant un élément porteur de la charpente. * **Faux entrait :** Entrait situé au-dessus du niveau des appuis des arbalétriers. * **Entrait retroussé :** Entrait remonté par rapport aux pieds d'arbalétriers pour dégager le volume sous comble. * **Jambes de forces :** Pièces de bois inclinées travaillant en compression, reliant les arbalétriers à l'entrait retroussé. * **Poinçon :** Pièce verticale centrale d'une ferme. * **Arbalétrier :** Pièce inclinée d'une ferme, supportant les pannes et recevant les efforts de la toiture. * **Contrefiche :** Pièce diagonale qui rigidifie l'assemblage arbalétrier-poinçon-entrait. * **Échantignolle :** Petite pièce de bois fixée sur une panne pour y clouer un chevron. * **Solive :** Pièce de bois horizontale portant un plancher. * **Portée :** Distance horizontale entre deux appuis d'une pièce de bois. ### Exemples #### Exemple 1: Dessin d'une ferme à faux entrait Imaginez que vous devez dessiner une petite toiture pour un abri de jardin. La portée est de 4 mètres, et le client souhaite un plafond plat à l'intérieur. Vous pourriez opter pour une ferme à faux entrait. Sur votre dessin, vous représenterez : 1. Deux arbalétriers inclinés. 2. Un poinçon central. 3. Un faux entrait connecté aux arbalétriers, plus haut que le point le plus bas de la toiture. 4. Des contrefiches reliant le poinçon aux arbalétriers. Les assemblages au niveau du faux entrait et des arbalétriers doivent être clairement indiqués, montrant comment les poussées sont reprises. #### Exemple 2: Dessin d'une ferme à entrait retroussé avec jambes de forces Pour une maison de campagne avec un grenier aménageable de 8 mètres de portée, une ferme à entrait retroussé avec jambes de forces serait idéale. Votre dessin montrera : 1. Deux arbalétriers. 2. Un entrait placé à une hauteur significative (par exemple, à 2.50 mètres du sol pour dégager un passage). 3. Un poinçon central plus long, allant du faîtage à l'entrait retroussé. 4. Des jambes de forces partant des pieds d'arbalétriers et rejoignant l'entrait retroussé. Ces jambes de forces sont essentielles pour soutenir les arbalétriers et sont représentées avec des tenons et mortaises renforcés. Les angles des jambes de forces sont cruciaux pour une bonne transmission des charges, souvent autour de \( 45^{\circ} \) à \( 60^{\circ} \) par rapport à l'entrait. ### Exercices 1. **Identification :** Sur un schéma de ferme à faux entrait, identifiez et nommez les arbalétriers, le poinçon, le faux entrait et les contrefiches. 2. **Rôle des éléments :** Expliquez à quoi servent les jambes de forces dans une ferme à entrait retroussé. Pourquoi sont-elles nécessaires ? 3. **Dessin simplifié :** Esquissez une ferme à entrait retroussé avec jambes de forces et indiquez par des flèches le sens de la transmission des charges de la toiture vers les murs. 4. **Choix de ferme :** Vous devez concevoir la charpente pour une toiture de garage où l'on souhaite un maximum de volume pour stocker des objets encombrants. Quel type de ferme traditionnelles étudiées dans cette leçon choisiriez-vous ? Justifiez votre réponse. ### Devoirs 1. **Recherche et analyse :** Trouvez deux exemples réels (photos ou plans) de bâtiments utilisant une ferme à faux entrait et deux autres utilisant une ferme à entrait retroussé avec jambes de forces. Pour chaque exemple, décrivez l'avantage principal de ce choix de ferme dans ce contexte précis. 2. **Dessin détaillé :** À l'échelle 1:20, réalisez le dessin complet d'une ferme à entrait retroussé avec jambes de forces pour une portée de 7 mètres, une pente de toiture de \( 35^{\circ} \) et un entrait retroussé à 2,80 mètres du sol. Indiquez les dimensions principales et les types d'assemblages que vous utiliserez (par exemple, tenon-mortaise, embrèvement). 3. **Problématique :** Un client souhaite aménager les combles d'une ancienne grange dont la portée est de 10 mètres. La charpente actuelle est très simple et ne permet pas d'avoir suffisamment de hauteur. Proposez une solution de ferme traditionnelle qui permettrait cet aménagement, en expliquant les modifications principales à apporter et les défis structurels à considérer. ### Résumé Dans cette leçon, nous avons exploré deux types de fermes traditionnelles : la ferme à faux entrait et la ferme à entrait retroussé avec jambes de forces. La **ferme à faux entrait** offre un espace sous plafond dégagé en relevant son entrait, idéal pour des toitures sans aménagement lourd. La **ferme à entrait retroussé avec jambes de forces** est quant à elle conçue pour maximiser le volume habitable sous les combles, en utilisant des jambes de forces pour compenser la position relevée de l'entrait et assurer la stabilité de la structure. Comprendre la fonction de chaque élément et savoir les dessiner est fondamental pour concevoir des charpentes robustes et adaptées aux besoins spécifiques d'un bâtiment.