Déformations des charpentes en bois traditionnelles

Fiches Pathologie
TOITURES ET CHARPENTES
« Déformations des charpentes en bois traditionnelles »
Le constat
Les déformations des ouvrages en bois se manifestent heureusement d'avantage par leur nuisance esthétique (creux de toiture, flèche d'un plafond) que par une réelle atteinte à la solidité des ouvrages.
Le diagnostic des désordres
Les causes peuvent être différentes selon les deux grandes catégories d'ouvrages de charpente :
1. Les éléments fléchis : Pannes , chevrons , solives de plancher....
2. Les systèmes triangulés (fermes de combles perdus ou aménageables) dont les barres travaillent principalement selon des efforts axiaux, mais dans la conception desquels il faut tenir compte des glissements
d'assemblage nécessaires à leur mise en charge.
En ce qui concerne les éléments fléchis en bois, leur dimensionnement découle du respect des déformations admissibles dictées par la réglementation - Règles CB71.
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1/150 pour les parties d'ouvrage en console ne supportant pas de circulation régulière (auvent)
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1/200 pour les pièces supportant directement des éléments de couverture (chevrons, liteaux)
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1/300 pour les pannes et les pièces supportant des éléments verriers
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1/400 pour les ouvrages fléchis, autres que les consoles, supportant une circulation régulière ou un remplissage
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1/500 pour les pièces support d'autres éléments porteurs (poutre de reprise.....) et d'éléments fragiles déterminés par les DTU ou documents particuliers du marché.
Encore ne faut-il pas oublier :
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Que l'humidité anormale d'un bois lors de sa pose est un facteur aggravant quant aux déformations futures et que tout élément en bois est sujet au fluage sous charge de longue durée.
Qu'une panne ne travaille pas de la même façon qu'elle soit posée verticalement (flexion simple) ou selon la pente de la toiture (flexion déviée) alors même que rien n'est prévu pour reprendre sa flexion
transversale.
En ce qui concerne les fermes, leur dimensionnement et l'approche de leur déformation doit prendre en compte les glissements d'assemblage qui accompagnent la mise en charge des assembleurs (boulons, pointes,......).
3. Beaucoup plus rare, un défaut de préservation du bois peut entraîner sa dégradation progressive et, en voie de conséquence, des déformations.
Les points sensibles
La cause essentielle des désordres est l'inadaptation de l'ouvrage au sol, due à l'absence d'étude géotechnique spécifique à l'ouvrage.
Les matériaux bois
Le bois de structure doit répondre à des caractéristiques (noeud, fil du bois...) bien particulières qui permettent d'estimer sa résistance aux sollicitations auxquelles il sera exposé (cf NF B 52.001).
Son traitement de préservation
En fonction de l'usage auquel il est destiné, il faut déterminer sa classe d'exposition (1 à 5) et en tirer les conséquences en terme de choix d'essence et de traitement (cf norme NF 335-1).
Une attention au risque Termite doit être apporté dans certaines régions où l'utilisation de bois résistant aux termites ou traités en conséquence constitue une obligation (décret 2006-591 du 23 mai 2006
et arrêté du 7 juillet 2006).
Les dispositifs d'assemblages
Outre le choix du dispositif (nature : boulon, crampon, clous...), leur protection (galvanisation, peinture...) , leur dimensionnement et leur positionnement par rapport au bord de la pièce doivent particulièrement être
étudiés en fonction des efforts à reprendre (cf règles CB 71).
L'humidité du bois
Si on veut se prémunir des disgracieuses " gerces de dessiccation ", et de déformations plus importantes que celles prévues, il est primordial de mettre en oeuvre des bois dont l'humidité sera la plus proche possible de celle
qu'il aura à l'équilibre (cf tableau des humidités d'utilisation du bois).
Les conseils de prévention
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Si le choix du bois est primordial (bois de structure, traité, et non humide) dans les systèmes fléchis, il ne faut pas oublier que certains modes de pose peuvent générer des contraintes plus importantes dans
le bois à portée égale (flexion déviée).
Les déformations des fermes (totalement triangulées ou non) sont en bonne partie fonction des glissements d'assemblage. Il faut donc limiter les " jeux " en cours de pose et notamment adapter au plus
juste les trous devant recevoir les boulons.
Fiche mise à jour : février 2009
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Fiches Pathologie - Glossaire
TOITURES ET CHARPENTES
« Déformations des charpentes en bois traditionnelles »
Panne
Pièce horizontale de charpente, posée sur les arbalétriers et portant les chevrons.
Chevron
En charpente, désigne chacune des pièces de bois équarri fixées sur les charpentes suivant la ligne de pente, pour porter les supports horizontaux des matériaux de couverture.
Cloués sur la panne faîtière, sur les pannes intermédiaires et sur la panne sablière, les chevrons sont espacés de 30 à 60 cm selon le type de couverture.
Solive
Longue pièce de bois équarri ou profilé métallique dont les extrémités prennent appui sur les murs porteurs ou sur une poutre pour composer l'ossature rigide d'un plancher.
Systemes triangules
Utilisation du caractère indéformable du triangle comme principe de base de conception des éléments et structures des charpentes, ossatures, poutrelles, fermes, fermettes, goussets d'assemblage, etc.
Flexion
Déformation latérale courbe subie par une pièce sous l'action d'une force qui s'exerce latéralement (cet effort tranchant peut être le fait de charges externes et/ou le propre poids de la pièce), appliquée soit entre deux
points fixes (appuis ou points durs), soit sur une pièce en bascule ou en surplomb (voir croquis ci dessous).
La résistance à la flexion des composants du bâtiment tels que poutres, poutrelles, linteaux, poitrails, ou pièces en encorbellement, doit pouvoir s'opposer (avec une large marge de sécurité) au moment de flexion, ou
moment fléchissant, résultante des forces appliquées. Des tables, abaques et formulaires permettent de calculer le moment de flexion maximum des pièces concernées, en fonction de leur portée, des charges supportées,
de la répartition de leurs points d'application, et de la disposition d'éventuels appuis intermédiaires.
Pièce soumise à une sollicitation de flexion (source
DICOBAT)
Fluage
Lente déformation irréversible d'un corps sous l'effet d'une force extérieure, ou sous son propre poids.
Arbaletrier
Nomenclature des pièces constituant une charpente
Flexion déviée
Comparaison de pannes travaillant en flexion simple et
en flexion déviée
Classe d'exposition
Norme NF EN-335-1 durabilité du bois et des matériaux dérivés du bois
définition des classes de risque d'attaque biologique.
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1 protégé
Soumis à des mesures de conception et de construction destinées à empêcher une exposition excessive aux effets directs des intempéries
3.2 classe d'emploi 1
Situation dans laquelle le bois ou le produit à base de bois est sous abri, non exposé aux intempéries et à l'humidification
3.3 classe d'emploi 2
Situation dans laquelle le bois ou le produit à base de bois est sous abri et non exposé aux intempéries mais où une humidité ambiante élevée peut conduire à une humidification occasionnelle mais non persistante
3.4 classe d'emploi 3
Situation dans laquelle le bois ou le produit à base de bois n'est ni sous abri ni en contact avec le sol. Il est, soit continuellement exposé aux intempéries, soit protégé des intempéries mais soumis à humidification
3.5 classe d'emploi 4
Situation dans laquelle le bois ou le produit à base de bois est en contact avec le sol ou avec de l'eau douce et est ainsi exposé en permanence à l'humidification
3.6 classe d'emploi 5
Situation dans laquelle le bois ou le produit à base de bois est en permanence exposé à de l'eau salée
Tableau des humidites d'utilisation du bois
Règles CB71 §4.90.
CB71
Règles CB71
Réduction des contraintes admissibles en fonction de l'humidité des bois.
Bibliographie
Textes de référence
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Règles CB 71 Règles de calcul et de conception des charpentes en bois (la partie relative aux contraintes admissibles est à considérer de nos jours comme caduque - replacée par la norme NF P21400) EditionsEyrolles.
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Norme générale - NF EN 386 Bois lamellé-collé - Exigences de performance et exigences minimales de fabrication (Boutique Afnor).
●
Norme NF 335-1 à 4 (Boutique Afnor).
●
NF B50-001 Bois - Nomenclature (janvier 1971) (Boutique Afnor).
●
NF B51-002 Bois - Vocabulaire (Boutique Afnor).
●
NF B51-003 Bois - Vocabulaire (seconde liste) (Boutique Afnor).
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Normes NF EN 351-1 et 351-2 Durabilité du bois et des matériaux dérivés du bois - Bois massif traité avec produit de préservation (Boutique Afnor).
●
Norme NF B52-001 (Boutique Afnor).
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NF P21-204-1 (DTU 31.2) (mai 1993, février 1998) Construction de maisons et bâtiments à ossature en bois - Partie 1 : Cahier des clauses techniques + Amendement A1.
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Norme NF P21-400 Bois de structure et produits à base de bois - Classes de résistance et contraintes admissibles associées (Boutique Afnor).
Internet
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Site internet de l'institut technologique FCBA (Forêt, Cellulose, Bois-construction, Ameublement), organisme issu de la fusion du CTBA et de l'AFOCEL.
Fiche mise à jour : mai 2009
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