Brevet FR2749034A1 — publié le 19971128

PROCEDE DE TRANSFORMATION D'UNE CHARPENTE TRADITIONNELLE La présente invention concerne un nouveau procédé de transformation d'une charpente traditionnelle. Elle trouve plus particulièrement son application dans le domaine de l'aménagement des combles dits habitables d'une habitation. En construction traditionnelle, une charpente comporte une ou plusieurs fermes en bois, espacées entre elles selon le faîtage de la toiture de plusieurs mètres, et en règle générale d'une distance de l'ordre de quatre mètres. Chaque ferme traditionnelle comporte principalement deux arbalétriers correspondants respectivement aux versants de la toiture, un entrait principal reliant horizontalement les deux arbalétriers au niveau de leur base, et un poinçon intérieur reliant verticalement le sommet des deux arbalétriers à l'entrait. La couverture de la toiture est fixée sur des chevrons qui eux-mêmes reposent sur les fermes par l'intermédiaire au moins d'une panne faîtière et de pannes sablières. La panne faîtière repose et prend appui sur le sommet des poinçons de chaque ferme, et les pannes sablières sont positionnées au niveau des entraits de fermes. De manière additionnelle, notamment lorsque la portée d'une ferme, c'est-à-dire sensiblement la longueur de l'entrait, excède quatre mètres, les chevrons reposent sur des pannes supplémentaires, dite intermédiaires, placées entre la panne faîtière et les pannes sablières. Dans ce cas, afin de reprendre l'effort des pannes intermédiaires, la ferme comprend de manière additionnelle des contrefiches qui relient les arbalétriers à la base du poinçon. Les fermes traditionnelles posent deux problèmes principaux dans l'aménagement des combles d'une habitation. Le premier problème est lié à la présence du poinçon et éventuelles contrefiches, qui crée un cloisonnement rendant difficile la circulation à l'intérieur des combles. En pratique, on est d'ailleurs amené à aménager les combles en réalisant une cloison au niveau de chaque ferme. Le second problème est lié à l'écartement relativement important qui existe entre les arbalétriers et les chevrons, et qui est inhérent à la structure de charpente à fermes traditionnelles, tel que cela apparaîtra plus clairement à la lecture de la description qui sera faite ultérieurement des figures annexées. Cet écartement réduit de manière sensible le volume habitable des combles, c'est-à-dire le volume des combles à hauteur d'homme. Dans certain cas, cet écartement peut rendre le comble non aménageable. Le but de la présente invention est de proposer un procédé de transformation d'une charpente traditionnelle qui permet de pallier les problèmes précités. Ce procédé de transformation s'applique à toute charpente comportant, de manière connue en soi, une ou plusieurs fermes traditionnelles en bois, qui comprennent chacune deux arbalétriers, un entrait, un poinçon reliant les arbalétriers à l'entrait, et éventuellement des contrefiches, et qui supportent les chevrons de la toiture par l'intermédiaire d'une panne faîtière. De manière caractéristique selon l'invention, le procédé consiste, pour chaque ferme, à supprimer les arbalétriers, le poinçon, et les éventuelles contrefiches, et à les remplacer par une armature ayant la forme générale d'un V, et comprenant une base de largeur 1, fixée à la panne faîtière, et deux branches latérales dont les extrémités libres à l'opposé de la base sont fixées aux extrémités de l'entrait. En choisissant judicieusement la dimension de l'armature, et notamment la largeur 1 de la base du V, il devient possible de remplacer les arbalétriers d'une ferme traditionnelle par deux branches latérales de l'armature en V qui venant au plus près des chevrons. De plus en utilisant une armature suffisamment rigide, il n'est pas nécessaire de consolider les branches de l'armature en V, ce qui crée un espace libre sous l'armature. Dans le cadre de l'invention,l'armature en V pourra être réalisée en bois dans ce cas les branches latérales du V présenteront une section supérieure à la section des arbalétriers qu'ils remplacent. De préférence, L'armature sera métallique, et notamment en acier, ce qui permet de réduire la section de l'armature, pour une rigidité équivalente. Avantageusement, lorsque la charpente comporte des pannes intermédiaires, le procédé consiste en outre à réaliser des découpes dans les pannes intermédiaires, et à encastrer les deux branches de l'armature en V dans les découpes des pannes intermédiaires. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va à présent être faite de quatre variantes particulières de mise en oeuvre du procédé de transformation, laquelle description est donnée à titre d'exemple non limitatif et en référence au dessin annexé sur lequel - la figure I est une représentation schématique d'une charpente traditionnelle au niveau d'une ferme, l'entrait de la ferme étant situé au-dessus du plancher de l'habitation, - la figure 2 représente la charpente de la figure l après mise en place de l'armature de remplacement selon l'invention, - la figure 3 est une vue en coupe partielle de la charpente de la figure 3 selon un plan transversal à l'une des branches de l'armature, et au-dessus de la panne ventrière, - les figures 4 à 6 illustrent respectivement trois autres types de charpentes traditionnelles, après transformation. La toiture de l'habitation représentée schématiquement sur la figure l est montée sur une charpente traditionnelle comprenant au moins une ferme 1 en bois, qui prend appui sur les murs porteurs 2a 2b de l'habitation. Cette ferme traditionnelle en bois l comporte de manière connue deux arbalétriers 3 et un entrait 4 assemblés en triangle. Plus précisément, les extrémités inférieures 3a des arbalétriers 3 sont assemblées, par embrèvement, avec l'entrait 4 au niveau des deux extrémités 4a de l'entrait 4. Les extrémités supérieures 3b des arbalétriers 3 sont assemblées par embrèvement au niveau de l'extrémité supérieure 5a d'un poinçon vertical 5. L'extrémité inférieure 5b du poinçon 5 est fixée sensiblement au centre de l'entrait 4. La toiture proprement dite se compose d'une couverture 7, par exemple en tuiles, qui est fixée sur des liteaux 8 longitudinaux, montés sur des chevrons 9. Les chevrons 9 reposent de manière connue sur la ferme 1 par l'intermédiaire d'une panne faîtière longitudinale 10 et de deux pannes sablières 11. Si l'on se réfère à la figure 1, la panne faîtière 10 est interposée entre l'extrémité supérieure 5a du poinçon 5 et le sommet 9a des chevrons 9. Les pannes sablières 11 sont montées respectivement sur les extrémités 4a de l'entrait 4 entre respectivement les arbalétriers 3 et les chevrons 9. Dans l'exemple illustré, une panne intermédiaire 12 est prévue sur chaque versant de la toiture, à mi-distance entre respectivement une panne sablière 11 et la panne faîtière 10. Cette panne intermédiaire 12 est encore dite panne ventrière. Afin de reprendre une partie de la charge de la toiture au niveau de chaque panne ventrière 12, la ferme 1 comprend deux contrefiches 6 qui relient respectivement chaque arbalétrier 3 au niveau de la panne ventrière 12, avec l'extrémité inférieure 5b du poinçon 5. En fonction de la longueur du faîtage de l'habitation, la charpente traditionnelle pourra comporter soit une seule ferme traditionnelle 1 médiane, soit plusieurs fermes espacées régulièrement l'une de l'autre selon l'axe du faîtage de l'habitation. En pratique, l'écartement entre les fermes sera supérieur ou égal à quatre mètres. Dans l'exemple particulier de la figure 1, I'habitation comporte trois murs porteurs, deux murs latéraux 2a et un mur central 2~. Sur ces murs porteurs prend appui un solivage 13, sur lequel est fixé un plancher porteur proprement dit 14. Le volume utile des combles de l'habitation est délimité par ce plancher porteur 14 et les arbalétriers 3. Tel que cela apparaît clairement sur la figure 1, il existe entre les chevrons 9 et les arbalétriers de la ferme 1 un espace résiduel 15 relativement important qui vient réduire d'autant l'espace habitable des combles. L'existence de cette espace 15 est principalement dû au fait que la ferme 1 au niveau de son sommet forme sensiblement une pointe et se trouve espacé des chevrons 9 par l'intermédiaire de la panne faîtière 10. Par ailleurs il apparaît clairement sur la figure 1 que le poinçon et les contrefiches 6, ainsi que l'entrait 4 qui dans l'exemple illustré se trouve au-dessus du niveau du plancher porteur 14, viennent gêner la circulation dans les combles, et rendent difficile le passage d'un côté à l'autre de la ferme 1. Le procédé de transformation de l'invention qui va à présent être décrit en référence à la figure 2 permet avantageusement d'une part d'augmenter le volume habitable des combles en réduisant au minimum l'espace résiduel 15 sous les chevrons 9, et d'autre part d'éviter un cloisonnement des combles par le poinçon 5, les contrefiches 6 et l'entrait 4. Conformément à l'invention on transforme la ferme traditionnelle 1 en remplaçant les arbalétriers 3, le poinçon 5 et les contrefiches 6 par une armature rigide 17, qui a sensiblement la forme d'un V, avec une base 17a de largeur 1 et deux branches latérales 17b. Une fois mise en place, l'armature 17 est fixée par sa base 17a à la panne faîtière 10, et les extrémités libres 17c des deux branches 17b à l'opposé de la base 17a sont fixées, par exemple au moyen de boulons, sur l'entrait 4 au niveau respectivement de ses deux extrémités 4a. En outre, conformément à une variante préférée de réalisation de l'invention, afin que les branches 17b de l'armature 17 viennent au plus près des chevrons 9, lesdites branches 1 7b viennent s'encastrer dans les pannes ventrières 12, dans des encoches prévues à cet effet. La mise en place de l'armature 17 de la figure 2 est réalisée selon les étapes suivantes. On commence par étayer, de manière provisoire, la panne faîtière 10 et les deux pannes ventrières 12, de part et d'autre de la ferme 1. Ces opérations d'étayage sont connues de l'homme du métier et ne seront donc pas détaillées. Une fois l'étayage terminé, on désassemble et on retire les arbalétriers 3, le poinçon 5 et les contrefiches 6, puis on pratique une encoche 12a (figure 3) dans chaque panne ventrière 12, au niveau respectivement de l'emplacement initial des arbalétriers 3. On vient positionner l'armature 17 en forme de V en venant emboîter les branches 17b dans les encoches 12a pratiquées dans les pannes ventrières 12, puis on fixe la panne faîtière 10 sur la base 17a de l'armature 17, et les deux extrémités libres 17c des branches 17b sur les extrémités 4a des entraits 4. Une fois l'armature 17 mise en place, on rend solidaire chaque panne faîtière 12 au moyen d'équerres 16. Dans un exemple préféré de réalisation, l'armature 17 était constituée de trois profilés en acier correspondants respectivement à la base 17a et aux deux branches 17b de l'armature 17. Ces trois profilés étaient assemblés entre eux sur place à intérieur des combles, par tout moyen approprié, et notamment au moyen de boulons. Par ailleurs, la fixation de la panne ventrière 10 sur la base 17a de l'armature était réalisée au moyen d'une pièce 18 en forme de U, dont la base 18a était fixée sur la face supérieure de la base 17a de l'armature, et dans laquelle venait s'emboîter la panne faîtière 10. La panne faîtière était rendue solidaire de cette pièce 18 en forme de U au moyen d'un boulon 19. Dans l'exemple particulier de la figure 1, l'entrait 4 est situé au dessus du plancher porteur 14, et constitue donc un obstacle gênant au niveau de ce plancher à l'intérieur des combles. Il est donc également préférable de supprimer cet entrait 4. A cet effet, une fois l'armature 17 mise en place et fixée à la panne faîtière 10 et aux extrémités 4a de l'entrait 4, on vient couper la partie médiane de l'entrait 4 située entre les deux extrémités 17c de l'armature 17. Dans le but de pallier tout risque d'écartement des deux branches 17b de l'armature 17 qui pourrait être provoqué par un léger abaissement de la base 17a sous l'effet de la charge de la toiture, on relie les deux extrémités 17c de l'armature 17 au moyen d'un système de tirant 20 intercalé dans le solivage au dessous du niveau du plancher porteur 14. Plus particulièrement ce système de tirant 20 consiste en un câble en acier 21 qui est fixé à ces deux extrémités sur des étriers en acier 23 en forme de L, par l'intermédiaire d'un système écrou 22 permettant de régler la tension du câble 21. Chaque étrier 23 est quant à lui fixé directement sur les parties d'extrémités restantes 4a de l'entrait 4. L'habitation de la figure 4 se différencie de celle des figures 1 et 2 principalement en ce qu'elle comporte uniquement deux murs porteurs latéraux 2a et en ce que le plancher 14 et fixé sur l'entrait 4 de la ferme, et ne repose pas comme dans l'exemple des figures 1 et 2 sur un solivage porteur prenant appui directement sur les murs porteurs 2a. Le procédé de mise en place de l'armature 17 dans la variante 4 est en tout point identique à ce qui a été décrit pour la figure 2. Une fois cette armature 17 mise en place, on ne coupe pas l'entrait 4 comme dans la variante de la figure 2, mais l'on vient fixer deux jambes de force 24 entre respectivement chaque branche latérale 17b de l'armature et l'entrait 4. Ces jambes de force 24 on pour fonction de faire reprendre par les branches 17b de l'armature 17 une partie du poidsfdu plancher 14, afin d'éviter un fléchissement de l'entrait 4. L'exemple de réalisation de la figure 5 se différencie de la figure 4 en ce que l'entrait 4 est soutenue en son centre par un mur ou poteau d'acier porteur central 2b. Dans ce cas il n'est pas nécessaire de reprendre la charge du plancher au moyen de jambes de force 24 comme dans le cas de la figure 4. Il suffira de placer deux goussets de renforcement en acier 25 au niveau des deux angles respectivement entre les branches 176 de l'armature 17 et l'entrait 4. La figure 6 illustre une application du procédé de transformation de l'invention à une charpente traditionnelle dans laquelle l'entrait est fixé à une distance d d'un plancher porteur 14, reposant sur un solivage existant 13, encastré à ces deux extrémités dans les murs porteurs latéraux 2a de l'habitation, le solivage et le plancher 14 étant en outre supportés par un mur porteur central 2b. Les étapes de mise en place de l'armature 17 dans la variante de la figure 6 sont identiques à ce qui a été décrit pour la figure 2. Une fois l'ossature 17 mise en place on découpe de la même manière que pour la figure 2, la portion médiane de l'entrait 4 situé entre les deux extrémités 17c des branches 17b de l'ossature 17. Puis l'on vient reprendre une partie de la charge de la toiture au niveau des branches 17b au moyen d'un système d'aisseliers 27 et de blochets 26 en acier. On comprend à la lumière des exemples particuliers de réalisation qui viennent d'être décrits en référence aux figures 1 à 6, que l'on obtient un gain de volume habitable pour les combles en venant positionner les branches 17b de l'armature 17 au plus près des chevrons 9. Dans les exemples particuliers qui ont été décrits, ceci est obtenu d'une part en utilisant une armature ayant une forme adaptée au chevron, et notamment une armature ayant une base 17a présentant une largeur 1 suffisante pour compenser la présence de la panne faîtière 10, et d'autre part grâce à un encastrement des branches 17b dans les pannes ventrières 12. L'invention n'est toutefois pas limitée à cette variante préférée de réalisation qui a été décrite, mais peut également s'appliquer à des fermes traditionnelles qui présentent une portée plus limitée et qui de ce fait ne nécessitent pas de panne ventrière 12. Dans ce cas la ferme comportera un unique poinçon 5 et ne comportera pas de contrefiche 6. Il est par ailleurs possible d'appliquer le procédé de transformation à des charpentes comportant non pas une seule panne intermédiaire dit panne ventrière, mais plusieurs pannes intermédiaires entre la panne faîtière et les pannes sablières. Dans ce cas il conviendra de réaliser des coupes dans chacune des pannes intermédiaires. Enfin, la découpe réalisée dans les pannes intermédiaires pour l'encastrement des branches 17b n'est pas nécessairement une encoche en forme de U telle qu'illustrée à la figure 3. On peut notamment envisager de couper la panne ventrière en deux parties et de maintenir provisoirement les deux parties au moyen d'une pièce de liaison provisoire, pendant la mise en place de l'armature 17. Une fois les deux parties de la panne ventrière rendues solidaires de l'armature 17 au moyen d'équerres 16, la pièce de liaison provisoire sera retirée. REVENDICATIONS 1. Procédé de transformation d'une charpente traditionnelle comportant une ou plusieurs fermes traditionnelles (1) en bois, qui comprennent chacune deux arbalétriers (3), un entrait (4), un poinçon (5) reliant les arbalétriers à l'entrait, et éventuellement des contrefiches (6), et qui supportent les chevrons (9) de la toiture par l'intermédiaire d'une panne faîtière (10), caractérisé en ce qu'il consiste, pour chaque ferme (1), à supprimer les arbalétriers (3), le poinçon (5), et les éventuelles contrefiches (6), et à les remplacer par une armature (17) ayant la forme générale d'un V, et comprenant une base (17a) de largeur 1, fixée à la panne faîtière (10), et deux branches latérales (17k) dont les extrémités libres (17c) à l'opposé de la base (17a) sont fixées aux extrémités (4?) de l'entrait (4). 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que les chevrons (9) reposant initialement sur les arbalétriers (3) par l'intermédiaire de pannes intermédiaires (12), il consiste en outre à réaliser des découpes (12a) dans les pannes intermédiaires12), et à encastrer les deux branches (17k) de l'armature (17) en V dans les découpes des pannes intermédiaires. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que la base (17a) de l'armature (17) en V est fixée à la panne faîtière (10) au moyen d'un profilé (18) en forme de U dans lequel vient s'emboîter la panne faîtière (10). 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'il consiste en outre à supprimer la portion médiane de l'entrait (4) qui est située entre les deux extrémités (17c) des branches (17k) de l'armature (17). 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que l'armature est métallique, et de préférence en acier.