Déformations de fermettes industrielles

Fiches Pathologie
TOITURES ET CHARPENTES
« Déformations de fermettes industrielles »
Le constat
Faute de ne pas être systématiquement posées par des spécialistes, les fermettes industrialisées en bois présentent parfois des déformations.
Elles peuvent aller, dans certains cas, jusqu'à provoquer un effondrement de la toiture. Le mauvais contreventement de la charpente en est souvent l'origine.
Le diagnostic des désordres
Les charpentes industrialisées en bois assemblées par des connecteurs métalliques sont de plus en plus souvent utilisées pour les maisons d'habitation mais aussi des bâtiments plus vastes tels que des magasins ou des
hangars.
La plupart des déformations affectant ces fermettes proviennent du flambement des pièces comprimées (arbalétriers, diagonales). En effet, le poids de la couverture et des plafonds génèrent dans les barres constituant les
fermettes des efforts de traction ou de compression. Or les pièces de bois utilisées sont parfois de faible épaisseur (36 mm) et pourtant longues de plusieurs mètres. La compression qui transite dans ces pièces peut
provoquer un flambement : un arbalétrier se déforme, il entraîne ses voisins attachés par les liteaux et c'est l'ensemble de la charpente qui est affecté.
Le phénomène peut conduire à un effondrement de la toiture, notamment lorsque les pointes de pignons ne sont pas construites en dur et ne peuvent donc s'opposer aux poussées. La situation peut devenir critique par
temps de vent.
Pour s'opposer à ces déformations, il convient donc de mettre en oeuvre des barres anti-flambement et de contreventement. Ces pièces, qui vont apporter de la raideur, doivent être clouées sur les barres comprimées les
plus sollicitées.
Des erreurs de dimensionnement ou de calcul peuvent aussi sources de désordres. Les fermettes sont le plus souvent dimensionnées par ordinateur, ce qui sous-entend que les hypothèses de calcul cadrent avec la réalité. La
modélisation doit prendre en compte les lignes d'épure et les conditions d'appui (rotule, appui glissant,…). Les charges ponctuelles telles que les souches de cheminée ou les possibilités d'accumulation de neige ne doivent
pas être sous-estimées.
Le calcul ne soit pas s'arrêter à une ferme standard. Les formes spéciales (tronquées ou dissymétriques), telles que les fermes de chien-assis, de fenêtre de toit ou sur trémie d'escalier, ne doivent pas être ignorées. Les
déformations doivent être calculées.
Les fermettes doivent aussi être régulièrement espacées et parfaitement solidarisées au gros-œuvre. Leur verticalité doit être soignée. Voir tolérances
Il conviendra de ne pas poser une fermette qui se serait déformée pendant le transport ou qui aurait été mal stockée. Une fermette gauche se déformera anormalement.
Les points sensibles
Le DTU 31.3 (NF P 21.205) de mai 1995 fixe les règles de conception, de calcul et de mise en œuvre.
Les règles de calcul CB71, destinées à être remplacées par l'eurocode 5, qui introduira les méthodes de calcul dites aux états limites.
Ces documents apportent notamment toutes les informations utiles sur :
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les charges à prendre en compte ;
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la qualité des bois à retenir ;
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les modalités de calcul et les déformations acceptables ;
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les dispositifs permettant d'assurer la stabilité (contreventement, anti-flambement) Voir dimensionnement ;
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la fixation des fermettes.
Les conseils de prévention
L'étude de charpente doit conduire à examiner les fermettes courantes mais aussi celles qui sont de forme particulière. Toutes doivent être soigneusement calculées. La stabilité d'ensemble doit être analysée de
même que la tenue à la compression des pièces les plus sollicitées.
Un plan de pose détaillé et explicite quant à la disposition des barres assurant la stabilité du montage doit être établi et joint à la livraison.
Ce document devra pouvoir être compris des poseurs qui auront reçu une formation spécialisée.
Fiche mise à jour : février 2009
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Fiches Pathologie
TOITURES ET CHARPENTES
« Déformations de fermettes industrielles »
Fermette
Assemblage triangulé analogue à celui des fermes, mais beaucoup plus léger, préfabriqué et livré prêt à poser, en travées rapprochées, tous les 0,50 à 1,50 m (selon le type de fermette et le poids de la couverture).
Déformation
Modification ou altération de la forme initiale d'une pièce ou d'un ensemble quelconque : pièce de charpente, poutre, cloison, panneau, sol, etc.
Contreventement
Ensemble de liens ou contrevents qui s'opposent à la déformation latérale d'une charpente ou d'une ossature quelconque, en particulier sous l'effet du vent.
Plus généralement, ouvrage de consolidation par triangulation à l'aide de pièces obliques, visant à empêcher toute déformation par poussée horizontale.
Connecteur
Pièce d'assemblage de charpentes légères (fermettes), constituée d'une plaque de métal perforée à clouer, ou d'une plaquette hérissée de pointes par emboutissage, pour mise en place par percussion qui sert à assembler.
Flambage ou flambement
Déformation courbe d'un mur trop mince, d'une longue pièce de charpente ou d'un poteau de trop faible section, lorsqu'ils sont soumis à une charge de compression longitudinale excessive, ou dont l'application est
décentrée.
Arbalétrier
Pièce rampante principale d'une ferme de charpente, prenant généralement appui sur l'extrémité de l'entrait et sur le sommet du poinçon; l'arbalétrier soutient les pannes intermédiaires. Un arbalétrier est dit volant
lorsqu'il est disposé entre deux murs d'inégale hauteur, et qu'il ne fait pas partie d'une ferme.
Entretoise
Barre de métal contrecoudée ou traverse de bois servant à maintenir un espacement constant entre deux pièces, et éventuellement à consolider leur assemblage. La construction des âtres de cheminées anciennes repose
sur des entretoises de métal disposées entre les solives de bois des enchevêtrures, de façon à ménager l'écart au feu.
Chien-assis ou chiensis (Anjou, Touraine, Quebec)
Petite lucarne de comble dont le toit est retroussé en pente inverse de celle de la toiture, son profil évoquant plus ou moins celui d'un chien qui serait assis sur le toit. Cette disposition est caractéristique des combles des
vieux immeubles parisiens, où l'on trouvait parfois plusieurs rangs de chiens-assis.
Par déformation, le chien-assis désigne souvent toute lucarne à un seul rampant, voire même, dans le langage courant, toutes sortes de lucarnes.
Barres anti-flambement et de contreventement
Extrait du DTU 31.3 - Charpente de comble perdu - Exemple de disposition des barres d'antiflambement, de contreventement et d'entretoisement.
Tolérances
Extrait du DTU 31.3 - article 4.1 - tolérances.
4.1 tolérances
a) alignement des fermes
A partir de la référence théorique matérialisée par les appuis de la ferme, la tolérance d'aplomb (ou verticalité) admise est la suivante : < 0,005 m/m de hauteur de ferme sans excéder 18 mm.
Les autres tolérances sont définies par la norme NF P 21-203 (Référence DTU 31.1).
b) entraxe des fermes
Par rapport à la position nominale des fermes sur le plan de pose, une tolérance de ± 20 mm est admise.
Dimensionnement
Extrait du DTU 31.3 - article 4.5 dimensions des contreventements, antiflambements et entretoisements.
Ils sont dimensionnés en fonction des efforts à reprendre. Les sections minimales pour des emplois courants sont données dans le tableau 1 :
Pour les entraxes supérieurs à 1,10 m, les sections doivent être établies et justifiées par des calculs spécifiques.
Clouées
Extrait du DTU 31.3 - article 4.6 : fixation des contreventements et antiflambements.
Les fixations doivent comporter au moins à chaque intersection de fermes, deux pointes de 70 mm minimum pour les bois de 25 mm et de 90 mm minimum pour les bois de 36 mm, les règles de clouage étant respectées.
La continuité des éléments filants doit être assurée.
Les contreventements et antiflambements sont bloqués sur un point stable ou un dispositif le stabilisant.
Lors de la mise en oeuvre, la position des barres d'antiflambement, clouées en applique sous les arbalétriers, doit être considérée comme prioritaire. On admet par conséquent que les lisses filantes aux nœuds soient
localement désaxées ou, éventuellement fixées aux diagonales de la ferme plutôt qu'à l'arbalétrier.
On utilise des pointes torsadées annelées ou crantées en excluant les pointes lisses.
On veille dans tous les cas à mettre en oeuvre un étrésillon (par exemple) de façon à reporter les efforts de contreventement dans la structure porteuse (pignon ou long-pan).
Au croisement de deux diagonales de contreventement, les distances entre les fixations sur la ferme et le nœud le plus proche de la ferme sont les plus faibles possible.
Déformations acceptables
Extrait du DTU 31.3 - Tableau des déplacements admissibles pour les bâtiments d'habitation et assimilés, ainsi que les établissements recevant du public.
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 - remplacée par la norme NF P21400) Editions Eyrolles.
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Règles neige et vent NV65.
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Règles N84.
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DTU 31-3 (NF P21-205-1) Charpentes en bois assemblées par connecteurs métalliques ou goussets - Partie 1 : règles de mise en œuvre.
●
DTU 31-3 (NF P21-205-1) Charpentes en bois assemblées par connecteurs métalliques ou goussets - Partie 2 : règles de conception et de calcul.
●
Norme NF P21-400 Bois de structure et produits à base de bois - Classes de résistance et contraintes admissibles associées (Boutique Afnor).
Documentation
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Article de CSTB magazine n° 121 (janvier-février 1999) : "Améliorer la qualité des charpentes industrielles".
Les communiqués de la Commission Prévention Produits mis en oeuvre (C2P) de l'AQC à télécharger au format PDF : en cours de mise à jour.
Internet
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Site internet du FCBA (centre technique de la forêt, cellulose, bois, ameublement).
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Annuaire des fabricants de fermettes industrialisées.
Fiche mise à jour : mai 2009
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