Transformation des combles - Agence Qualité Construction

S uivre les techniques
Transformation des combles :
Une intervention à haut risque
Rendre habitables des combles sous fermettes industrielles est une
opération lourde et à haut risque dans certains cas. Elle requiert de
grandes compétences professionnelles, tant pour la préconisation des
solutions techniques que pour leur mise en œuvre. Au “hit parade”
des malfaçons : la faiblesse des assemblages.
(hauteur libre supérieure à 1,80 m), une surélévation
de toiture est nécessaire, ou la création d’une ouverture sur une façade ou un pignon s’impose. Dans les
autres cas de figure, par exemple maintien de la toiture et ouverture de fenêtres de toit, une déclaration
préalable de travaux suffit.
Doc. Harnois
Modifier une charpente est un acte lourd. Il convient
d’analyser la construction existante pour déterminer
les solutions techniques adaptées et proposer des
aménagements éventuels. De plus, un permis de
construire est nécessaire dans les trois cas suivants :
la surface habitable créée est supérieure à 20 m²
SYCODÉS Informations n° 72 - mai - juin 2002
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Transformation des combles :
Une intervention à haut risque
S u i v re l e s t e c h n i q u e s
Un marché, trois segments
La pente détermine le type de travaux. Lorsqu’elle
est supérieure à 30° ou 70 %, le comble perdu
devient habitable. L’aménagement représente
alors 40 à 60 % de la surface au sol, sous une hauteur suffisante. Le chantier se déroule sous abri,
avec des détuilages légers et partiels, sans gêner
les habitants et sans surcoût important pour la modification de la charpente. Enfin, l’aspect extérieur
de la maison ne change pas, au point d’ailleurs de
n’exiger qu’une déclaration en mairie des fenêtres
créées en toiture ou en pignon.
Des pentes de toitures inférieures à 30° ou 70 %
conduisent à d’importantes modifications de structure et créent des gênes pour les occupants. Il faut
en effet procéder à une découverture. De plus, le
permis de construire est obligatoire.
Enfin, dans les régions à tuiles romanes et similaires, la surélévation impose les mêmes gênes que
dans le cas précédent et nécessite d’importants
renforts de la structure porteuse, afin de reprendre
certaines descentes de charges, parfois trop ponctuelles. L’architecture régionale limite toujours la
surface aménageable.
Pour des entraxes inférieurs à 0,90 m, les éléments
de charpente apportent de faibles surcharges
ponctuelles en haut des murs, ce qui convient bien
aux réalisations maçonnées courantes ou en béton
cellulaire. Avec un entraxe de 0,60 m, l’effort
transmis par chaque appui vaut 336 kg en vertical
et 35 kg en horizontal. Les charpentes traditionnelles en bois se rencontrent dans les maisons de
standing. L’effort transmis sur chaque appui vaut
environ 2 500 kg en vertical et 265 kg en horizontal. Tout accroissement de l’entraxe de pose à 4,50
ou 5 m crée assez souvent des sinistres. La charpente métallique développe des systèmes
constructifs en portiques où l’ensemble des matériaux participe à la stabilité de l’ouvrage. On ne
peut modifier un élément sans une étude d’ensemble et mieux vaut déléguer toute intervention
au constructeur d’origine qui dispose d’un département spécialisé dans la transformation de ce
système constructif particulier. ■
Prendre les murs en compte
Doc. Giagnoni
Les maisons soumises à des transformations de
combles datent en général d’une dizaine d’années.
Les finances du ménage se sont améliorées en
même temps que les enfants ont grandi.
L’aspiration à une augmentation de la surface habitable s’opère vers le haut, lorsque le jardin ne peut
offrir de surface constructible. Les murs sont souvent maçonnés, en majorité érigés avec des
parpaings, et dans une moindre mesure avec des
briques creuses, qui reposent le plus souvent sur un
terre-plein. Théoriquement, un chaînage périphérique couvre l’ensemble des murs. Plus rarement,
les angles sont traités par des parpaings coffrants
dans lesquels on coule du béton. Les constructions
industrialisées utilisent des panneaux en béton,
soit lourds et de grandes dimensions, soit petits et
manuportables. Tous ces systèmes exigent une stabilisation par la charpente, conçue dans ce sens, et
ils demandent des positions précises pour les descentes de charge. Les constructions en bois, très
marginales (moins de 5 % du marché de la maison
individuelle) font l’objet d’une étude de stabilité
précise, traitée principalement par la charpente.
Système le plus répandu, la fermette se diffuse en
France depuis les années 60. Dans le secteur de la
maison individuelle, marché potentiel de la transformation des combles, la fermette industrielle
représente 63 % du marché de la charpente, avec
des pointes à 80 % dans le Nord de la France. Les
éléments, également appelés fermes-chevrons,
sont posés à entraxes réduits afin de supporter les
matériaux de couverture et de plafond : un entraxe
de 0,60 m qui “évolue” parfois jusque 1,40 m !
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Doc. Giagnoni
Charpentes : attention à l’entraxe
Transformation d'une charpente traditionnelle en vue d'aménager les
combles de façon plus spacieuse. la première transformation avait supprimé les
contrefiches et les jambes de force travaillaient en compression sur l'entrait bas.
Réparation. Un portique, des contrefiches et des goussets convenablement
dimensionnés remplacent la structure existante.
Le poinçon central, utile pour le déroulement du chantier et qui descend
jusqu'au plancher, sera raccourci jusqu'à l'entrait haut.
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Une intervention à haut risque
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Techniques et… difficultés techniques
Les solutions techniques proposées sont diverses. Mais encore une fois, la
qualité a un prix ! Vouloir réduire le prix de revient pour mieux vendre est
source de désordres ultérieurs, qu’au bout du compte le professionnel paiera.
Nouveaux éléments porteurs
perpendiculaires aux fermettes existantes
On met en place des poutres porteuses qui prennent appui de pignon à pignon. Elles supportent
les charges de la charpente et celle du plancher,
par l’intermédiaire d’un solivage qui leur est perpendiculaire. Plusieurs techniques de poutres
peuvent être utilisées :
■ Poutres porteuses en bois reconstitué de type
Kerto ou Lamibois, ou bien en lamellé collé,
parfois composées de plusieurs parties qui sont
assemblées sur place par un gousset ;
■ Poutres porteuses en bois massif moisés, triangulées, montées sur place et assemblées par
boulons et pointes (la poutre treillis très répandue pour les ponts de chemin de fer) ;
■ Poutres porteuses en acier, partiellement triangulées ou sous-tendues par un câblage, assemblées
sur le site par des boulons. Cette technique est
utilisée par le système Gary qui ne porte plus son
nom. Le recours aux poutres en acier est séduisant sur le plan intellectuel, mais pas toujours
bien maîtrisé. Défaut courant, on oublie généralement de venir retendre le câblage...
Éléments porteurs et poteaux
Cette variante du système précédent se justifie
lorsque la portée des poutres est incompatible avec
leur inertie. Notamment utilisée par Harnois, cette
technique réalise un compromis qui facilite le
déroulement du chantier en maximalisant l’espace
disponible. Les poteaux sont dissimulés dans les
cloisons ou placards existant au rez-de-chaussée. Ils
reposent sur la dalle et non sur la chape flottante.
Surélévations
Dans ce cas de figure, il s’agit de construire un
volume total ou partiel en prenant appui sur la
structure existante du rez-de-chaussée. Les charges sont généralement transmises aux murs de
façade par des poutres parallèles aux fermettes
existantes. ■
Doc. Harnois
Éléments porteurs
parallèles aux fermettes existantes
Les diverses solutions consistent à mettre en œuvre
des éléments en bois ou dérivés, des produits
industrialisés ou en bois reconstitués, selon un
entraxe réduit à 0,60 m en moyenne. On traite ainsi les entraits haut et bas, les arbalétriers et les
jambes de force. Il est nécessaire de constituer des
assemblages et de ne pas se contenter de ceux
existant à l’origine.
L'ensemble des caissons bois sont suffisamment rapprochés pour que les
panneaux porteurs supportent les charges prévues, sans le moindre affaissement.
DIFFICULTÉS TECHNIQUES
En général, travailler en réhabilitation ou en transformation de l’existant
demande une bonne connaissance du bâti et des différentes technologies utilisées dans la construction. Chaque système constructif a ses
limites et la modification d’un seul élément peut entraîner des catastrophes, éventuellement en chaîne. Or, la clientèle pour ce type de
marchés, recherche un maximum de surface au moindre coût. Il conviendrait de la guider dans ses aspirations et de limiter ses ambitions. Mais
bien souvent, le dossier technique d’une transformation des combles se
réduit au plan type du projet initial, plus ou moins différent de la construction réalisée. Toute intervention dans la charpente devrait tenir
compte des objectifs suivants :
■ La modification d’une charpente isostatique peut entraîner d’importants changements dans la transmission des efforts par les barres. Une
barre en traction peut devenir en compression, ce qui demande à changer le système d’antiflambage des barres.
■ La technique de mise en œuvre devrait tenir compte des contreventements, du système de stabilité ainsi que des réseaux de fluides
existants.
■ De façon générale, il faut éviter les charges ponctuelles afin de ne pas
surcharger les maçonneries ou les fondations de façon différentielle,
ou afin d’éviter des reprises en sous-œuvre spécialisées, coûteuses mais
pas forcément réalisées.
Le choix des systèmes recourt de préférence à des éléments manuportables à l’intérieur d’un comble, facilement adaptables à l’existant, et dont
les reprises d’efforts éviteront des risques aux supports.
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Pathologies rencontrées : Les 13 péchés capitaux
Première intervention en charpente : renforcer les arbalétriers.
À condition de le réaliser sur l'ensemble de leurs longueurs et de mettre
en œuvre suffisamment de clous...
TOITURES ROMANES
Les toitures romanes conduisent généralement à une surélévation et à
l'érection de murs. La solution maçonnée apporte une charge ponctuelle sur les façades parfois trop importante. De plus, reposant sur une
structure bois, la comptabilité des matériaux n'est pas idéale. Mieux
vaudrait ériger une structure verticale en bois.
Éléments porteurs
perpendiculaires aux fermettes existantes
Gros inconvénient, ces systèmes ponctualisent des
charges importantes en bout de poutre porteuse
sur les murs pignons. Une poutre longue de 10 m
apporte une charge généralement supérieure à
3 500 kg, parfaitement incompatible avec les
appuis sur une paroi maçonnée ordinaire. Les systèmes, plus exigeants sur le plan technique, en
théorie comme en pratique, génèrent plus facilement des sinistres qui sont, en conséquence, les
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Doc. PAP Nailweb
Éléments porteurs
parallèles aux fermettes existantes
Les sinistres ne sont pas les plus nombreux. Au
poids d’origine de la toiture, on ajoute celui des
nouvelles pièces de bois ainsi que le plancher
(150 kg/m²). La répartition des charges pour
chaque appui (650 kg) n’exclut pas de veiller à la
bonne rigidité des éléments, en particulier à la section de bois par rapport à la portée. Cependant,
on peut noter quelques erreurs “type”.
1. Le mauvais renforcement des arbalétriers (insuffisant, absent ou partiel) modifie la géométrie
de chaque fermette. Notez que la flèche d’un
arbalétrier est calculée à 1/300ème et que les
parois en plâtre (plafond ou rampant) imposent
1/400ème. Les arbalétriers fléchissent en creux, ce
qui entraîne des fissures sur les plafonds des
combles.
2. Un renfort partiel des entraits entraîne plusieurs
conséquences :
- Les arbalétriers fléchissent en creux, ce qui
entraîne une flèche du plafond et des fissures.
- Le plancher des combles se transforme en
“trampoline”.
- L’ensemble du comble repose sur les cloisons
du rez-de-chaussée et les portes deviennent
difficiles à ouvrir.
3. Les éléments rapportés manquent de rigidité et
les flèches créées sont trop importantes.
L’importante flexion des poutres entraîne un
creux sur chaque rampant de toiture. Le plancher se transforme encore en “trampoline”.
4. Une mauvaise reconstitution du contreventement de la charpente entraîne une déformation
générale de celle-ci, ce qui peut conduire à la
fissuration des pignons.
5. Un espacement trop important des poutres
peut s’avérer incompatible avec l’épaisseur du
panneau plancher. Un aggloméré de 22 mm ne
suffit pas dans tous les cas de figure. Les panneaux du plancher subissent des flexions et
l’ensemble se transforme en trampoline.
Doc. Alain Camparot-ERIbois
Chaque système entraîne, en cas de mauvaise application, des pathologies
plus ou moins importantes. Tour d’horizons des problèmes rencontrés sur le
terrain.
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Transformation des combles :
Une intervention à haut risque
plus nombreux. En règle générale, les systèmes
mis en œuvre ne prennent pas en compte deux
points essentiels, le cumul des flèches entre éléments porteurs et éléments portés, et le fait que
ce cumul est incompatible avec les déformations
admissibles ou en cours dans le système d’origine.
Parmi les erreurs types :
6. Un manque de rigidité des éléments entraîne
des flèches en partie centrale des rampants de
toiture, des flèches en plafond et parfois des fissures, un effet de “trampoline” du plancher des
combles, le report de charge sur les cloisons du
rez-de-chaussée et des difficultés pour ouvrir les
portes intérieures à ce niveau.
7. Une mauvaise exécution de l’ancrage des poutres et la négligence de la reprise des efforts
entraînent une fissuration des murs pignons
sous les appuis des poutres, un abaissement
général du comble, des flèches en plafond et
parfois des fissures, le report de charge sur les
cloisons et des difficultés pour ouvrir les portes
au rez-de-chaussée. Dans le pire des cas, un
effondrement est même possible.
8. Pour éviter une flexion trop importante de la
poutre, la mise en place d’un appui intermédiaire mal calculé apporte jusqu’à 5 tonnes sur
50 cm². Ceci entraîne le flambement du poteau
s’il a été dimensionné en petite section afin de
se faire discret dans une cloison mince, épaisse
de 52 mm ; une fissure du dallage qui supporte
deux tiers de la charge totale sans disposer d’un
système de répartition en surface, un abaissement général du comble, une flèche en plafond
et des fissures éventuelles, le report de charge
sur les cloisons et des difficultés pour ouvrir les
portes au rez-de-chaussée.
Transformation d’une charpente traditionnelle
9. La ferme traditionnelle comprenant poinçon et
contrefiches est modifiée afin de créer un “tunnel” aménageable. Les bois supports de plafond
se transforment en solives supports de plancher,
avec les conséquences suivantes : flexibilité
importante du plancher, flèche en plafond engendrant des fissures, creux sur les rampants de
toiture, les assemblages dans les bois de charpente prennent du jeu et entraînent des fissures dans
les habillages du comble ; la suppression du poinçon et des jambes de force sur la panne faîtière
entraîne d’importants problèmes de contreventement ; la reprise des efforts des pieds de ferme
entraîne des fissures en maçonnerie puisque
chaque ferme supporte jusqu’à 4 700 kg en vertical et 260 kg en horizontal, sur des maçonneries
non prévues à cet effet.
10. À l’origine, des solivettes de section 50 x
150 mm supportent le plafond. Les négliger et
ne pas renforcer les entraits bas entraîne : un
abaissement général du comble, des flèches en
plafond et parfois des fissures, le report de charge sur les cloisons.
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Transformation des combles :
Une intervention à haut risque
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Transformation des charpentes
portiques métalliques ou bois
11. L’intervention est très risquée parce que la
tenue globale de la construction intègre tous
les éléments de structure, charpente et murs
préfabriqués. Le système constructif comprend de véritables poutres industrialisées de
contreventement, posées à plat ou verticalement. Les entraxes de pose des fermes
correspondent à des calepinages de panneaux
de façade qui atteignent parfois 1,80 à
2,40 m. Néanmoins, des transformations sont
entreprises en renforçant les fermes métalliques avec du bois, ou en renforçant les
membrures de fermes en bois avec des bois
moisés, mais sans reprendre les assemblages.
Avec pour conséquences :
- La flexion des fermes ;
- L’abaissement général du comble ;
- Une flèche en plafond et parfois des fissures ;
- Le report de charge sur les cloisons ;
- Des difficultés pour ouvrir les portes au rezde-chaussée.
Au chevet des chevêtres
12. Les chevêtres d’escalier mal réalisés ou manquant de renforcement ne supportent pas la
charge d’un escalier droit. Le plancher se
déforme ponctuellement, les cloisons du rezde-chaussée sont mises en charge et la toiture
peut “suivre” le mouvement général. Les
escaliers hélicoïdaux sollicitent moins le plancher.
13. Pour ce qui est des fenêtres de toit, il conviendrait parfois d’adapter le format aux entraxes
de la charpente. Les modèles de grande taille
perturbent les structures des rampants, surtout si le chevêtre a été bâclé, sans renforcer
les arbalétriers proches. Par ailleurs, un écartement important entre les fermettes conduit les
liteaux à faire des vagues.
Réparer et payer
Les pathologies et les conséquences relevées montrent des erreurs types : manque de rigidité des
éléments porteurs, absence de fiabilité des appuis,
et parfaite hétérogénéité des assemblages. Certains
sinistres sont issus d’un premier sinistre apparu malgré le renfort des bois par moisage. La flexion d’une
charpente provient parfois d’appuis défaillants ou
d’un mauvais contreventement qui entraîne le
flambement de membrure d’une poutre porteuse.
Les contraintes de calcul des structures imposent
des exigences que le bois naturel ne peut pas toujours assumer. Aussi, mieux vaut souvent envisager
d’utiliser des produits industriels comme des poutres industrialisées au profil en I, du lamellé collé ou
bois reconstitué de type Kerto ou Lamibois, des
étriers métalliques et chevilles adaptées au support,
des pointes et boulons performants incorporant, si
nécessaire, des crampons.
Dans les cas simples de déformation, les réparations s’effectuent en ajoutant ces éléments de
façon à recréer un système homogène et porteur.
Dans les cas extrêmes, lorsque le comble repose
sur les cloisons du niveau inférieur, une étude
conduit à remplacer l’ensemble des composants
du comble. En effet, généralement, les structures
porteuses sont incompatibles. Évoquons les coûts
uniquement pour la charpente, en délaissant les
autres corps d’état et les dommages causés aux
occupants. Le coût initial des travaux vaut 7 000 à
16 000 euros. De façon générale, on aboutit aux
chiffres suivants :
■ En cas de renfort de charpente sans démontage, les travaux s’opèrent en sous-œuvre à
l’intérieur du comble = 2 à 2,5 fois le coût de la
charpente transformée ;
■ En cas de remplacement complet de la charpente et de ses habillages, après découverture
et protection du bâti = 5 à 6 fois le coût de la
charpente transformée. ■
Pascal Graindorge
Pour la réalisation de cet article, nous tenons à remercier MM. Beaunier (Socabat), Faure (Reppel), Pierre
Giagnoni (FFB), Georges Harnois, et tout particulièrement M. Camparot (ERIbois) pour sa connaissance du
sujet et son incomparable photothèque.
DÉSORDRES DU TROISIÈME TYPE
■ Les conduits de fumées maçonnés sont fissurés et fendus pour plusieurs raisons. La charpente fléchit parce que le chevêtre est malheureusement solidaire des autres éléments de charpente. La pointe du pignon bouge sous les méfaits du
vent, ou a bougé parce que la charpente se déplace. Conséquences, on peut perdre l'étanchéité dans un conduit qui n'est
pas tubé, ce qui diffuse le monoxyde de carbone... On peut également favoriser les risques d'incendie...
■ Assez souvent l'électricité est reprise en dépit des règles normatives et même, du moindre bon sens. Pas la moindre trace
d'une boîte de dérivation, mais une profusion de dominos volants et de raccordement sur les prises du rez-de-chaussée.
■ La ventilation haute, extraction de la VMC, est souvent “simplifiée”. L'extraction aboutit, “un peu au petit bonheur la
malchance”, dans les combles avec une profusion d'humidité, de manque d'hygiène et d'odeurs qui se disputent le palmarès des désagréments.
■ L'isolation thermique, pour faire bon poids, est bourrée entre les fermettes. L'épaisseur de 20 cm empêche ainsi les
liteaux de respirer. Il faudrait que les arbalétriers des fermettes mesurent 23 cm dans le sens de l'épaisseur du toit.
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