Brevet FR2715180A1 — publié le 19950721

La présente invention est relative à un procédé de transformation de charpente, destiné à augmenter la surface habitable dans des combles non aménageables. Elle trouvera notamment son application dans le domaine de l'industrie du bâtiment et de la rénovation des maisons d'habitation. Dans certains maisons d'habitation, pour lesquelles le prix de revient a du être calculé et diminué, on a souvent recours à des charpentes fabriquées à une échelle industrielle et donc moins chères que la charpente qui était jadis agencée sur les chantiers. Cette volonté de diminuer les prix de revient et la normalisation des chantiers a conduit les entreprises de menuiserie à réaliser des charpentes à partir de fermettes identiques qui étaient bien souvent fabriquées en usine, telles que des fermettes en forme de A ou des fermettes en forme de W. L'augmentation du prix des matières premières et notamment du bois a également amené les menuisiers et les menuiseries industrielles à utiliser des bois de moins en moins épais et aussi de moins en moins résistants lors de la fabrication des charpentes des maisons d'habitation. Ces charpentes doivent pouvoir, comme toujours néanmoins, continuer à résister à des pressions importantes car la masse de neige supportée peut être élevée. La double utilisation des fermettes, notamment en W, ainsi que la réduction des épaisseurs des poutres utilisées, ont conduit à la réalisation de charpentes constituées à partir de fermettes d'épaisseur de quelques centimètres mais qui étaient placées de façon très rapprochée. Ainsi par exemple ces fermettes en forme de W et de faible épaisseur sont disposées sensiblement tous les quatre vingts centimètres pour constituer la charpente. La forme de W de la fermette est nécessaire pour renvoyer les efforts de poussée vers le sommet du toit. Les deux barres extrêmes du W sont placées sensiblement au milieu de l'arbalétrier alors que la pointe du W coincide avec la pointe du toit pour que l'ensemble des efforts de poussée soit renvoyé à ce point. Ce type de charpente avec des fermettes en W de faible épaisseur est toujours posé dans des habitations o l'on choisit par définition que les combles, c'est-à-dire le volume situé sous le toit, ne seront pas aménagés. On comprend en effet qu'il y a une telle concentration de bois de faible épaisseur dans ces combles qu'il est impossible de circuler même si on prévoit par construction un plancher. Il est à noter également que la surface des combles non aménageables n'entre pas dans le coefficient d'occupation du sol et qu'il ne pénalise donc pas la construction. A l'usage néanmoins, de nombreuses habitations conçues de cette façon sont apparues trop petites et l'on a considéré qu'une surface importante pouvait être récupérée i5 dans les combles car il existait très souvent une hauteur supérieure à deux mètres dans une zone importante. On a donc été amené à proposer d'aménager ces ccmbles mais il faut alors prévoir une structure de renfort qui sera placée pour soutenir les arbalétriers et permettre de retirer dans certaines zones les fermettes en W qui empochent la circulation d'une personne sur un plancher. Parmi les procédés de transformation de charpente connus à ce jour, il existe des inconvénients importants en ce qui concerne le prix de revient et la qualité des renforts. En effet, il n'y a pas ajourd'hui suffisamment de points d'appui dans la maçonnerie pour précontraindre correctement un renfort métallique et l'on est obligé d'utiliser des renforts très lourds ou très volumineux qui sont difficiles à mettre en oeuvre. Un autre inconvénient des procédés de transformation de charpente existants est de ne pas permettre l'accès aux soupentes qui est barré par exemple par des traverses ou longerons métalliques disposés en biais. Les procédés de transformation de charpente connus ne permettent pas non plus de réaliser des planchers porteurs aux normes de 150 kg par mètre carré dans des conditions économiques intéressantes. L'invention vise à remédier à ces inconvénients et à cet effet, un des premiers buts du procédé est de réaliser des transformations de charpente à partir de renforts métalliques faciles à mettre en oeuvre et robustes pour disposer d'un volume habitable spacieux avec un plancher robuste. Un autre but du procédé selon l'invention est de réaliser des transformations de charpente à partir de renforts métalliques pour mettre en place entre les membrures des poteaux verticaux espacés sous les arbalétriers de la toiture afin de pouvoir disposer entre les poteaux des portes notamment de placard. Ceci permet d'utiliser quasiment complètement tout le volume de la toiture existante pour en faire un volume habitable et un volume réservé aux rangements situés dans les soupentes qui étaient auparavant perdues. Un autre avantage du procédé selon l'invention est de réaliser des transformations de charpente à partir de renforts métalliques en proposant plusieurs solutions pour précontraindre le renfort sous les arbalétriers de la toiture existante. Un autre avantage du procédé selon l'invention est de réaliser des transformations de charpente à partir de renforts métalliques mettant en oeuvre une solution très robuste car on disposera de quatre points d'ancrage par renfort dans les pignons en maçonnerie. La précontrainte des renforts sera réalisée avant scellement des points d'ancrage. La présente invention concerne un procédé de transformation de charpente destiné à augmenter la surface habitable dans les combles non aménageables utilisable pour un bâtiment réalisé à partir de fermettes préfabriquées en forme de W caractérisé par le fait qu'il consiste: - à réaliser au moins un renfort métallique à partir d'une membrure supérieure et d'une membrure inférieure, les membrures étant liaisonnées par des pieds verticaux espacés, - à disposer chaque renfort sous les arbalétriers de la toiture, à précontraindre ces renforts en les déformant après mise en tension, - à fixer les deux extrémités de la membrure supérieure et les deux extrémités de la membrure inférieure dans les pignons du bâtiment, - à supprimer les fermettes en forme de W, afin de rendre accessible et habitable le volume de la toiture délimité par les deux renforts métalliques, le plancher et le toit. L'invention sera bien comprise en se référant à la description ci-après d'un mode d'exécution non limitatif, illustré par les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective de la toiture sur laquelle on met en oeuvre le procédé selon l'invention sans avoir toutefois ôté l'intégralité des fermettes en W, - la figure 2 est une vue identique à la figure 1 dans laquelle la transformation de la charpente est plus avancée puisque l'on a retiré toutes les fermettes en W et l'on a posé le plancher, - la figure 3 est une vue d'un renfort permettant de mettre en oeuvre le procédé selon l'invention, - la figure 4 est une variante de déformation du renfort permettant de mettre en oeuvre le procédé selon l'invention. On se réfère à la figure 1 qui montre un bâtiment (1) par exemple une maison, comprenant des murs verticaux schématisés en (2 et 3) entre lesquels doit être posée une charpente désignée généralement par (4). Pour des raisons d'économie et de construction, cette charpente est constituée par des fermettes réalisées dans du bois de faible épaisseur c'est pourquoi les fermettes devront être assez rapprochées et la distance (5) pourra par exemple être de l'ordre de 80 centimètres. Chaque fermette a la même forme et elle est par exemple constituée par des arbalétriers (6 et 7) qui sont solidaires à la pointe du toit (8). Les arbalétriers (6 et 7) sont fixés par leur base à un entrait (9). Ces trois éléments (6, 7, 9) constituent un triangle plus ou moins pentu selon la construction choisie. Des traverses non représentées seront fixées sur les arbalétriers (6 et 7) pour recevoir la toiture et par exemple des tuiles en terre cuite. La toiture subit une forte poussée dans le sens des flèches F du fait du poids de cette toiture mais aussi du poids de la neige qu'elle doit pouvoir supporter. Cette poussée est encaissée par des fermettes (10) en forme de W. Les barres extrêmes (11 et 12) du W viennent supporter les arbalétriers (6 et 7), l'effort étant renvoyé en (13 et 14). Les pièces (15 et 16) renvoient l'effort depuis les points (13 et 14) jusqu'au sommet (8) du toit. Ces pièces (15 et 16) forment la pointe du W. On a représenté à la figure 1 une charpente sur laquelle on est en train de mettre en oeuvre le procédé selon l'invention, qui comprend encore à chacune de ses extrémités deux fermettes en W qui viennent d'être décrites. Dans la partie centrale, huit fermettes ont déjà été retirées. Cela permet de pouvoir occuper un volume habitable intéressant dans lequel il y a une hauteur suffisante pour marcher. On se réfère à la figure 2 dans laquelle toutes les fermettes en W ont été supprimées et qui montre le volume habitable compris entre les renforts désignés généralement par (17 et 18), le plancher (19) et les arbalétriers (6 et 2 7). Avant de retirer les fermettes en W, on a mis en d!ace des renforts en acier (17 et 18) qui seront de Or:f-rence en plusieurs parties selon la taille du bâtiment. Il faudra prévoir de les disposer sur toute la longueur de la 2 charpente et entre deux murs de maçonnerie. Ces murs qui ne sont pas représentés à la figure 2 pourront par exemple avoir la forme de pignons en A désignés par (20 et 21) à la figure 3. Le renfort (17) est constitué par exemple en trois 6lmenrts (22, 23, 24) qui seront assemblés bout à bout. Il sera en effet plus facile d'introduire à l'intérieur de la mason des renforts métalliques disssociés plutôt que des renforts de grande longueur. Chaque renfort comprend une membrure supérieure (25) et une membrure inférieure (26), ces membrures étant liaisonnées par des pieds (27) disposés verticalement et espacés. L'espace (28) situé entre chaque pied (27) permettra d'avoir accès à la soupente et d'occuper pour le rangement le volume (29). Pour cela par exemple, on pourra habiller le renfort entre les poteaux (17) par des façades de placard - p-orte ouvrante ou coulissante. On dispose chaque élément (22, 23, 24) du renfort sous les arbalétriers (6 et 7). En se référant à la figure 1, on voit que les poteaux (27) du renfort viennent se placer sous l'arbalétrier (6) au même point que la jonction de la sbranche ''') extrême du W. C'est par déformation avec prrcontrainte de chaque renfort que l'on va pousser sur les abalétriers (6) dans le sens contraire des flèches F et tempLacer ainsi l'action de la fermette en W qui pourra être iC ddmotée. On a représenté schématiquement à la figure 3 des -lns (29 fixés par exemple sur la membrure supérieure et o 'çarticulations (30) aménagées sur la membrure inférieure. Ainsi, lorsque les boulons (29) tendront à écarter chaque enser:!e (22, 23, 24), le renfort prendra une forme boe sché..,_isée en (31) à la figure 4, cette déformation permet d_ mettre sous tension le renfort et de le ocecoorai ndre afin d'appliquer sur les arbalétriers (6) une poussée dans le sens contraire à la flèche F. On verra que 0 ce-. poussée est suffisante, lorsque les arbalétriers se d_éormernt.légèrement, on pourra alors retirer les fermettes en;* dont la fonction sera remplacée par le renfort pr ontr-int. Lorsque la mise sous tension sera réalisée, et que 'la précontrainte du renfort exercera sur la toiture une poussée suffisante, on pourra alors procéder à la fixation des extrémités du renfort dans la maçonnerie. Cete fixation, par exemple par scellement, sera effectué en (32 et 33) e:tromi tls de la membrure supérieure et (34 et 35) extrémités d-- la membrure inférieure. On aura ainsi très fortement consolidé la charpente qui pourra être rendue aménageable. Les quatre points d'ancrage donneront à l'ensemble une résistance importante et l'on pourra donc aisément installer eCnsuite un plancher constitué par un assemblage de poutrelles {3,) en acier. C'est l'ensemble de ces poutrelles qui sunp--era le matériau constituant le plancher (19) et qui permettrcnt de parvenir à une résistance de 150 kg par mètre carre pour rendre les combles habitables en toute sécurité. On a représenté à la figure 4 schématiquement une autre variante pour obtenir la précontrainte des renforts (17 et 18). Au lieu d'écarter la membrure supérieure comme schématiséa à la figure 3, on pourra alors serrer la membrure in.érieure au moyen des boulons (37). La précontrainte du renfort le déformera tel que schématisé en (31). On a ainsi réalisé une transformation de charpente permettant de disposer d'un volume habitable spacieux avec un plancher robuste. Il est à noter que le plancher est réalisé à partir des poutrelles (36) en acier et t' est indépendant du plafond de dessous qui est normalement construit avec les entraits (9) des fermettes existantes. Le plancher et ses poutrelles (36) sont réellement solidaires du renfort par leurs extrémités (38 et 39). Chaque poutrelle (3S) prend son appui directement et uniquement sur le renfort. Tout le poids de la charpente se reporte ainsi sur les points d'ancrage, quatre par pignon. On a ainsi mis en oeuvre un procédé de transformation de charpente avec un prix de revient beaucoup plus faible car il ne comprend plus de tiges filetées de grande taille qui sont souvent onéreuses. Naturellement, d'autres mises en oeuvre de la Drésente invention, à la portée de l'Homme de l'Art, auraient également pu être envisagées sans pour autant sortir du cadre de celle-ci. REVENDICATIONS 1. Procédé de transformation de charpente destiné à augmenter la surface habitable dans les combles non aménageables utilisable pour un bâtiment réalisé à partir de fermettes préfabriquées en forme de W, caractérisé par le fait qu'il consiste: - à réaliser au moins un renfort métallique (17) à partir d'une membrure supérieure (25) et d'une membrure inférieure (26), les membrures étant liaisonnées par des pieds (27) verticaux espacés, - à disposer chaque renfort (17) sous les arbalétriers (6 et 7) de la toiture, à précontraindre ces renforts en les déformant après mise en tension, - à fixer les deux extrémités (32, 33) de la membrure supérieure (25) et les deux extrémités (34, 35) de la membrure inférieure (26) dans les pignons du bâtiment, - à supprimer les fermettes (10) en forme de W, afin de rendre accessible et habitable le volume de la toiture délimité par les deux renforts métalliques, le plancher et le toit. 2. Procédé de transformation de charpente destiné à augmenter la surface habitable dans les combles non aménageables, utilisable pour un bâtiment réalisé à partir de fermettes préfabriquées, selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la précontrainte est réalisée en serrant plusieurs éléments constituant la membrure inférieure (26) pour déformer en bombant la membrure supérieure (25). 3. Procédé de transformation de charpente destiné à augmenter la surface habitable dans les combles non aménageables, utilisable pour un bâtiment réalisé à partir de fermettes préfabriquées, selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la précontrainte est réalisée en écartant plusieurs éléments (22, 23, 24) constituant la membrure supérieure (25) pour déformer en bombant la membrure inférieure (26). 4. Procédé de transformation de charpente destiné à augmenter la surface habitable dans les combles non aménageables, utilisable pour un bâtiment réalisé à partir de fermettes préfabriquées, selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le plancher (19) est constitué de poutrelles métalliques (36) indépendantes du plafond, dont chaque extrémité prend son appui directement et uniquement sur le renfort. 5. Procédé de transformation de charpente destiné à augmenter la surface habitable dans les combles non aménageables, utilisable pour un bâtiment réalisé à partir de fermettes préfabriquées, selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les éléments de la membrure inférieure (26) sont articulés. 6. Procédé de transformation de charpente destiné à augmenter la surface habitable dans les combles non aménageables, utilisable pour un bâtiment réalisé à partir de fermettes préfabriquées, selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on dispose des portes entre les poteaux pour réaliser des placards dans les soupentes.