Brevet FR2576346A1 — publié le 19860725

DISPOSITIF DE SUPPORTAGE ET DE STABILISATION DES COMBLES PAR U STRUCTURE N BOIS MASSIF La présente invention a pour objet un dispositif nouveau de sugpor- tage des combles par un système porteur parallèle au faîtage. le dispositif objet de la pressente invention permet de supporter sur de grandes portées simultanément la toiture du comble et son plafond si le comble n'est pas habitable, ou bien de supporter simultanément la toiture et le plancher du comble s'il est habitable. La présente invention permet de supprimer les fermes de toiture même si la portée des pannes ne peut être franchie par une pièce en bois massif seule. A ce jour, le supportage des combles des locaux habitables se fait selon -deux procédés principaux soit un procédé industrialisé de type fermette aui est très technique et qui réauit le rôle du charpentier bois:à celui d'un poseur qui n'a plus aucun rôle de conception; soit un procédé traditionnel où les pannes sont appuyées sur une ou plusieurs fermes intermédiaires des que les portées sont trop importantes pour les sections de bois massif que l'on trouve dans le commerce. La présente invention consiste à créer des poutres à membrures paral- le les de hauteur variable selon leur position sous le toiture et supportant en partie haute le couverture, et'en partie basse un plafond ou un plancher de comble. Selon une caractéristique de l'invention on crée une triangula- tion verticale entre chaque panne de toiture et une poutre de plafond que l'on place à son aplomb pour créer un système porteur parallèle au fartage. La présente invention consiste à créer des poutres treillis en bois massif qui utilisent une panne comme membrure supérieure et une poutre de plafond comme membrure inférieure. Selon une caractéristique de l'invention les barres de triangulation relèvent des techniques traditionnelles en charpente bois. 9 titre d'exemple, non-limitatif, on pourra constituer des assemblages par entailles, ou clouage, ou boulons avec ou sans insertion de crampons ou anneaux en fonction des efforts à transmettre.Une barre de treillis susceptible d'être tendue a obligatoirement un eontact de flanc avec les membrures,et les organes de transmission d'efforts tels que clous, boulons, anneaux ne transmettent que des efforts de cisaillement et jamais d'efforts normaux comme c'est le cas pour les goussets. Si les membrures d'une poutre treillis ainsi constituée doivent être dans le même plan que les montants ou diagonales de treillis on pourra utili ser des goussets en bois, métal ou contre-plaqué pour transmettre les efforts en conservant le caractère traditionnel des assemblages tel que prévu dans les règlements G B 71 par exemple. La panne oui sert de nenbrure supérieure porte directement le système de couverture tél que, à titre d'exemple non limitatif, des chevrons ou un panneau autooortant. La poutre de plafond oui sert de mem- ittrure inférieure peut porter directement le dit plafond ou son armature.Selon une autre formole, la membrure inférieure peut porter un plancher ou des rai disseurs dans le cas où le comble est utilisable. En conséquence,selon une caractéristique de l'invention, la hauteur des poutres ainsi crées est essentiellement variable et dépend de leur position sous le rampant de la toiture. La présente invention présente de nombreux av@ avantages par rapport aux solutions actuellement mises en oeurre. D'abord elle utilise des sections de bois massives et l'espect extérieur des constructions peut ressembler en tous points aux constructions centen@ires avec débord des pannes en forget de pignon et débord des chevrons en bas de versant; les sections de bois peuvent très facilement être dimensionnées pour assurer une tenue au feu de la charpente bois Suivant une caractéristique de l'invention les solives de plafond sont perpen diculaires au faîage et leurs positions sont totalement indépendantes de celle des chevrons ce qui permetd'optimiser séparément l'entraxe et la section de chacun de ces éléments. Selon une caractéristique de l'invention, les chevrons et les solives de plafond peuvent reposer sur le linteau de longpan ce qui évite la hauteur perdue par les pieds de ferme ou de fermette. Selon une autre caractéristique de l'invention le comble est divisé en volumes qui sont entièrement libres entre deux poutres treillis sur la longu -eur du frittage et en conséquence l'architecte est entièrement libre de disposer de ce volume, à titre d'exemples non limitatifs, il peut changer un ni- - veau de plafond localement ou créer une mezzanine, ou encore créer des pièces d'habitation dans le comble. Selon les caractéristiques de l'invention, les poutres treillis qui supportent la couverture du comble et son plancher peuvent être constituées d'éléments à simple section ou d'éléments à sections multiples pour présenter une résis tance suffis-nte et r-pondre à l'aspect souhaité. Le système objet de la préseite invention présente l'aventage d'être très peu défornable dans le plan vertical et d'obtenir des déformations sous charges très filférieures ut valeurs règlementaires. Selon une caractéristique de l'inveution, il est possible de fabrisuer ch@que poutre treillis ci-dessus avec une contre-flèche, sans @@@li@uer d'offott d'arqueboutement aux éléments porteurs tels que murs ou poteaux. A l'inverse la poutre treillis ainai constituées peut transmettre des efforts nor@@ux et surtout encaisser des moments de flexion.Selon une caractéristique de l'iuvention, chaque poutre treillis peut participer à la st@bilité d'ensemble de la construction dans le a@ns narallèle au f@îtageset/ou dans le sens per@endi- culaire, et le principe est particulière@ent adapté à des constructions à ossature bois puisque les poutres treillis objet de 1 présente invention neu- vent servir de traverse à un portique longitudinal de stabilité Selon une caractéristique de l'invention, la forme des triangulations des poutres troillis est au choix du concepteur ui peut conserver un ou plusieurs panneaux non triangulés pour permettre des communications dans le sons perpendiculaires au faîtage. Afin de mieux décrire les possibilités du dispositif et à titre a d'exem- ples non limitatifs, on verra : sur la figure I - la coupe d'un comble utilisant l'invention pour ses avantages multiples . la figure 2 - représente une vue à @r@nde échelle d'un co@ble non habitable la fi figure 3 - représente une veri nte d'une structure porteuse se- Ion l'invention le figure 4 - représeute une vue agrandie d'un comble habitable près du faîtage. la figure 5 - représente une variante d'une structure porteuse selon l'invention la figure 6 - re@résente une autre variaute d'une structure porteuse et de ses possibilités selon le dispositif de 1 l'invention Les figures 7 e-t 8 - repré@en@tant iule application de l'inve@tion b une maison à ossature bois. La figure 8 représente une variante de poutre porteuse stable horizontalement et verticulement. La figure 9 représente une structure bois traditio@nelle supportant la toiture et le plafond du comble. La figure 10 - represente une poutre de treillis dont les membrures ont des épaisseurs différentes. Sur la figure 1 on voit la coupe d1un comble d'habitftion définissant des volumes aux équipements et aux destinations très variées, possibles selon l'invention sur des grandes longuerus nettement supérieures à 5 mètres par exemple : le volume (a) compris entre la couverture (c) et le plafond (p) n'est pas isolé. L'isolation se frit par le plafond (n). Ce volume est dét-i7lé sur la figure 2. La poutre treillis (T) en bois massif est détaillée sur la figu- @e (3).Cette poutre treillis contitue le dispositif de supportage simultané de la couverture et du plafond du comble par@llèle au faîtage objet de la pré- sente invention caractérisé en ce que la membrure supérieure est une panne (P4) de la longueur du faitage qui supporte la couverture et la membrure inférieure (P2) est une poutre de plafond qui lui correspond et qui supporte ledit plafond. Entre ces deux membrures sont disposées des barres de treillis. Les sections sont définies à la fois par les lois de la résistance des matériaux, par ls règlements en vigueur et par l'aspect souhaité; pour le débord de la panne(P1) en forget ( f) par exemple on choisira une simple section. Pour la poutre de plafond (P2) apparente on pourra choisir une poutre à double section entre lesquelles seront fixées les barres de treillis et par conséquent la panne (P1) sera à double-section à l'intérieur du comble (a) pour faciliter l'assemblage des diagonales.Si les poutres (P1) ou (P2) sont trop longues pour être d'une seule pièce les techniques traditionnelles permettent d'assembler des sections discontinues D'autre part lors de la fabricftion et selon use caractéristique de l'invention, il est possible de donner une contreflèche à l'ensem- ble de la poutre treillis (T) ou bien seulement à l'une de ses membrures sans amener de poussée horizontale sur le support de le poutre (T) tel que le mur périphérique (m)par exemple. On voit par ailleurs sur la figura 3 que les chevrons de la couverture(p) et les solives du plafond (p) sont perendicul@ires au faîtage niais que contr@i- rement aux fermettes leurs espacements respectifs sont totalement independts. le volume (b) est accessible et utilisable comme pièce d'habitation, il est isolé au niveau de la couverture (c) et son plancher (PF) sert de plafond à la française au local (d). Ce volume est détaillé sur la figure 4 et 1 poutre treillis (T1) sous faîtage (FA) est détaillée sur la figure (5). Selon une caractéristique de l'invention le comble(b) est habitable sur toute la longueur du local qui peut facilement dépasser 5m alors que les sections de bois traditionnelles sont très difficilement porteuses au delà de cette valeur. Sur la figure 5 on voit que le treillis de la poutre (T1) peut-être calculé pour laisser une circulation perpendiculaire au faitage soit en gardant un panneau sans diagonale tel que 015 soit si la hauteur de la poutre treillis (T2) est suffisante en trouvant un passage tel que 02. La figure 5 montre que le dispositif de supportage objet de la préseilte invention permet en étant porteur parallèlement au faîtage de terminer une toiture sur un pan coupé conne le montre le versant (c@) le débord de toit (T) supérieur à 2mètres par exemple offre une possibilité supplémentaire au concepteur. Les figures 4 et 5 montrent que les barres de treillis peuvent être places dans la même épaisseur que les membrures (P1)et (P2) par mise en place de goussets (G) dont le logement se réaliste aisément à l'aide d'une scie circulaire ou d'une tronçonneuse. On remarquera que les poutres treillis selon le dispositif porteur objet de la prqsente invention sont très peu déformables dans le plan vertical ou dans le plan de leur inertie principale, si ces fermes (T) ou (21) sont inclinées; par ailleurs la stabilité horizontale des membrures de ces fermes est assurée par les chevrons ou le panneau de couverture pour la membrure suspendue (P1) et par les solives de plafond ou de plancher pour la membrure inférieure (P2). Le fait d'incliner les poutres treillis telles que (T) ou (T1) par rapport à la verticale augmentent les difficuetés de mise en leurre mais ne chan- en rien le dispositif objet de la présente invention. Sur la figure 5 la poutre porteuse (T1) repose côté gauche sur un mur périphérique (m) et coté droit sur un poteau (PB) qui peut eAtre indiferemment en bois en béton ou en acier. On voit que la poutre treillis porteuse parallèle ment au nattage peut participer à la stabilité de l'ouvrage en assurant un encastrement en tête du poteau porteur. Qn crée dans le cas présenté figure 5 un semi portique avec une traverse très rigide. On peut évidemment constituer un portique complet si la poutre repose sur 2 poteaux tels que (PB). Le volume (cm) tel que représenté figure 1 est occupé partiellement par une mézzanine accessible par les ouvertures Ol ou 02 ( fig: 5). Au dessus de la poutre porteuse (T2) le longpan peut être composé d'une scorie d'ouvertures (03) fig.6. La figure 6 représente une variante des poutres treillis porteuses avec en partie geuche un débord en porte à faux et des barres de treillis plaquées de part et d'autre des membrures (P1) et (P2) qui peuvent être dans ce cas là à simple sections.Le fait d'utiliser des sections multiples ou des éclisses pour assurer la continuité des membrures ne change pas le principe de l'invention puisque l'invention consiste à résoudre des problèmes de grendes portées perdes techniques traditionnelles. Les f@ ures 7 et 8 représentent le schéma d1une maison à ossature bois c'est-à-dire dont la structure en bois à pour fonction de descendre au sol les charges verticales ainsi que les efforts horizontaux de toute origine tel que le vent. Selon L'invention le dispositif de supportage de la toiture et du plafond du comble remet aussi d'assurer la stabilité longitudinale (x) et transversale (Y) de la construction par fixation de la poutre (T3) sur la traverse (TR) sur les poteaux (PB). Selon la figure 7 et selon une caractéristique de but invention les poteaux ( P3) supportent la poutre (T3) et forment un tringle pour re stables.Si les poteaux (P3) ne sont pas concourants toutes les formes de triangulations classiques, telles que croix de Saint André par exemple, pourront assurer leur stabilité. Pour une structure telle que représentée sur lès figures 7 et 8 la stabilité sens Y est assurée par la flexion horizontale des membrures (P1)et (P2) de la poutre treillis (T3). Cette solution n'est valable que pour des longueurs de (T3) faibles même si (P1) et (P2) sont composées de plusieurs sections de bois cote à cote. Une autre solution beaucoup plus rigide est représentée par la figure 9 qui consiste à créer une poutre (T4) de section triangulaire comportant une membrure supérieure liée par deux plans de treillis inclinés aux membrures inférieures ( P'2) et (P'3). les membrures inférieures ( P12)et(P'3) sont elles même reliées par un plan de treillis horizontal qui transmet les sollicitations sens Y aux traverses (TR) et aux poteaux (PB). On dispose ainsi selon l'invention d'une structure bois traditionnelle supportant 1 toiture et le plafond du comble et assurant la stabilité de l'ouvrage pour les deux directions X et Y. D'une façon générale on voit que le dispositif de supportage des combles selon l'invention présenteede multiple avantages per rapport aux dispositifs existants. Il crée des poutres porteuses capables de franchir des portées importantes avec des déformations réduites en utilisant des sections de bois massif qui peuvent etre optimisées barre par barre en fonction des efforts à transmettre.On soit en effet assembler par des procédés traditionnels des barres de sections différentes A titre d'exemple on sait assembler une poudre de treillis dont les membrures ont des épaisseurs différentes, comme le montre fig.IO les montants (n) ainsi que toutes les barres de treillis de la poutre (T2) sont entaillées pour tenir coopte de la différence d'épaisseur entre la membrure supérieure (P1) et la membrure inférieure (P2) de cette poutre. les poutres treillis ainsi constituées présentent l'avantage de pouvoir autre conctruite avec une contreflèche qui peut par exemple compenser la déformation sous poids mort de la poutre. les différents exemples décrits précédemment montrent que ce dispositif porteur permet de concevoir des constructions avec des porte-àfaux, des croupes de toiture,des combles aménageables ou des combles apparents tout en participant à la stabilité horizontale de l'ouvrage. On peut ainsi très facilement assembler les poutres treillis selon le dispositif de l'invention sur des poteaux en-bois et créer ainsi des constructions à ossature bois dont la stabilité générale ne dépend pas de la rigidité des panneaux de façade. La présente invention présente une alternative pour tous les bâtiments et locaux prévus pour recevoir une ossature de couverture en bois, avec la cazacté- rustique de pouvoir être fabriquée par chaque artisan et éventuellement assemblée sur chantier,contrairement aux techniques utilisant le lamellé collé ou les fermettes. liste des repères: Comble non habitable b Comble habitable cm Comble mansardé c Couverture d Local inférieur f Forget débord de toiture FA Faitage g Gousset m Mur périphérique porteur n Montant de poutre treillis p Plafond PF Plafond à la francaise PB Poteau bois,ou béton ou métallique PI Panne membruree supérieure P2 Poutre de plafond membrure inférieure T Débord se toit TR Traverse T1-T2-T3-T4 Poutre treillis P'2 - P'3 Membrures inférieures de poutre treillis de section triangulaire REVENDICA@IONS 1) Dispositif de supportage des bâtiments disposz entre l'oss@ture de la couverture et le plafond du local constitué d'une poutre composite composée d'une poutre supériouro (P1) et d'une poutre inférieure (P2) élément@ites, assemblées par des barres de treillis interposées entre les dites poutres bois élémentaires caractérisé on ce que la distance entre les dites poutres élémentaires est telle que la poutre supérieure jous le rôle de la pande supportant l'ossature de couverture et la poutre inféri@ure joue le rôle d'une @outre supportant le plancher du c@mble, @réaut ainsi un système porteur par llèl@ au faîtage du toit ou porp@@èicul@ire à l@ lique de la plus grande @eute. 2) Dispositif de supportage des bôti @@ts selon la revondic@tion @ caractérisée en ce que la poutre composite composée d'une poutre supérieure (P1) et d'une poutre inférieure (P2) assemblées par des barres de troillis pout assurer un encastrement en tête d'un poteau portour (PB) et partieiner à la st@bilité de l'ouvrage. 3) Dispositif de supportage des bâtiments selon une quelconque des rev@n- dications ci-dessus caractérisé en ce que la noutre treillis peut être f@h@i@uée avec une contre-flèche verticale pour l'une de ses membrures. 4) Dispositif de supportage des bâtiments selon une quelconque des rev@@- die@tions ci-dessus caractérisé en ce que le treillis assembl@nt les poutres élémentsires (P1,P2) est constitué de barres perpendicul@ires aux@poutres élémenteires(n) pour laisser un passage (O1) permattant la circulation entre les v@lu- mes habitables ( b,cm). 5) Dispositif de supportage des bâtiments selon la reven@ic@tion 1 car@cté- risé en ce qu'il est composé d'une troisième (P'2) et d'une quatriè@e (P'3) poutre élémentaire, chacune des poutres étant parallèle et reliée p@r un treillis de sorte que dans un plan perpendicul@ire à l@ direction des poutres ch@que @ou- tre élémentaire occupe le sommet d'un triangle, le treillis occunant les côtés du tri@ngle, la distance entre la @remière (P1) et la troisième (P'2) étant talle que la première poutre joue le rôle de paune su@érieure et la troisiè@e (P'2) et la quatrière (P'3) poutre jouent le rôle de su@port de plancher du comble ou de plafond du bâtiment. 6) Dispositif de supportage des bâti@e@ts selon la revendication 5 caractérisé en ce que la poutre (T4) com@osée de trois membrures (P1,P12,P13) et de treillis sur les trois faces assure la stabilité longitudiuale (@) et la s@@hili- té tr@nsversale (Y) du bâtiment par fixation des membrures et des @reillis sur des poteaux (PB).