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Module Charpente 1- Le vocabulaire 1.1 Vocabulaire des pièces de charpente 1.2

Module Charpente 1- Le vocabulaire 1.1 Vocabulaire des pièces de charpente 1.2 Vocabulaire des assemblages de charpente 2- La méthodologie du tracé 2.1 Le plan 2.2 L'épure (échelle 1) 3- Les différentes forces 3.1 Les forces qui s'appliquent sur la charpente 3.2 Les forces qui s'appliquent à l'intérieur de la charpente 3.3 La résistance des matériaux 4- Réalisation des différents assemblages 4.1 Les signes d'établissements 4.2 Le repicage 4.3 Le tracé 4.4 L'usinage 4.5 L'affûtage Réalisé en 2006/07 par Matthieu Beth Module Charpente 1- Le vocabulaire 1.1 Vocabulaire des pièces de charpente 1.2 Vocabulaire des assemblages de charpente 1.1 Le nom des différentes pièces 1 Entrait (tirant si métallique) 2 Arbalétrier 3 Poinçon 4 Panne sablière ou sablière 5 Panne intermédiaire 6 Panne faîtière : faîtière 7 Echantignole ou chantignole 8 Fiche de contreventement (entre le poinçon et la faîtière) 9 Bardeau 10 Chevron 11 Contrefiche d'arbalétrier 12 Contrefiche 13 Coyer 14 Gousset 15 Arrétier 16 Entrait retroussé 17 Jambe de force 18 Faux entrait 19 Poteau Une ferme : un ensemble de pièces (1, 2, 3, 8, 12) de charpente qui constitue le support de la couverture. Porté : distance entre les 2 appuis. Un entrait peut être massif ou moisé (réalisé avec 2 pièces de même section mises en parallèle) 3 15 14 2 5 11 12 13 14 1 16 17 18 3 2 19 1.2 Les différents assemblages Embrèvement Tenon Mortaise L'embrèvement est un repos sur toute la largeur de la pièce, une entaille pratiquée dans la pièce mortaisée pour servir de butée et soulager le tenon. Mortaise : évidement, cavité rectangulaire pratiquée dans une pièce pour y loger le tenon, de même section, d'une autre pièce à laquelle on l'assemble. En charpente traditionnelle, les assemblages constituent les points faibles. 1.2 Les différents assemblages 1 Embrèvement 2 Tenon 3 Mortaise Embrèvement avec tenon En rouge l'encombrement du tenon Embrèvement en about Embrèvement en gorge Module charpente 2 - Les tracés 2.1 Le plan 2.2 Le tracé d'épure (échelle 1) 2.1 Les plans Les tracés d'équerre Pour tracer 2 droites perpendiculaires, il est possible d'utiliser plusieurs méthodes. 1- Au compas (à gauche) Pour tracer une perpendiculaire en (a), marquer les points (b) et (b') à équidistance, puis en allongeant le compas tracer (c) et (c'). La droite (cc') est perpendiculaire en (a). 2- Au compas lorsque l'on ne peut pas tracer les 2 points (b) et (b') Avec un seul écartement de compas, tracer (b), puis (c) (triangle équilatéral), puis (d) sur la droite (cd). (ad) est perpendiculaire à (ab). En effet la somme des angles d'un triangle est égale à 180°, les angles d'un triangle équilatéral sont de 60°. 3- Au mètre ou à la corde à 12 noeuds. Méthode 3-4-5 (voir épure) a b b' c c' a b d c 60° 30° 120° 2.1 Les plans Le rabattement Les différentes vues en plan dessiné à l'échelle ne donnent pas toujours par lecture directe les vraies longueurs. Le rabattement d'un plan sur l'autre permet de retrouver toutes les vraies dimensions indispensables à la réalisation des métrés, des devis et des usinages. Sur le dessin de gauche la longueur (ab) est égale à la vraie longeur (a'b') du dessin de droite. En reportant (ab) ur le dessin de droite, on obtient la vraie surface de la croupe (en bleu). Idem pour la vraie grandeur du long pan. a b a' b' 2.2 Le tracé d'une épure Les outils : 1 Le cordex 2 Le crayon de charpentier 3 Le mètre ruban 1 Le cordex Il sert à tracer des traits droits dans de grandes longueurs et sur tout support. Il est constituer d'un enrouleur qui fait aussi office de réservoir de pigments et d'un fil de coton. Pour tracer, le fis doit être ré- enroulé entre chaque tracé, afin de se ré-enduire de pigment. Avant de tracer, le fil est « mouché », c'est-à-dire claqué en l'air pour enlever le surplus de couleur et éviter ainsi de tracer des trait trop épais). 2 Le crayon de charpentier Il sert à noter les différentes longueurs sur les tracés de cordex Il est taillé avec un rabot, afin d'avoir un plat sur une face. (voir repicage). 3 Le mètre ruban Il est utilisé pour mesurer les différentes côtes de la charpente. Il est plus précis de l'utiliser en partant de 10 cm (ne pas oublier de retirer les 10 cm à l'autre bout). 2.2 Le tracé d'une épure Les gestes : Le tracé au cordex. L'utilisation des sections réelles des bois. Pour tracer l'épaisseur d'une pièce de charpente, il est recommandé de placer celle-ci et de l'utiliser comme règle. Le fil du cordex est tendu en dépassant de chaque coté puis on le fait claquer sur le sol. 3 le mètre ruban Il est utilisé pour mesurer les différentes côtes de la charpentes. Il plus précis de l'utiliser en partant de 10 cm (ne pas oublier de retirer les 10 cm a l'autre bout) 2.2 Le tracé d'une épure Technique : Tracer des droites perpendiculaires entre elles sur le sol. Méthode 3-4-5 (simplification du théorème de Pythagore), cette méthode peut être réalisée avec la corde à 12 noeuds. 1- Tracer un trait au cordex (AB) 2- A partir d'un point (A) mesurer une longueur multiple de 3 (3m 1,5 m...), tracer B 3- A partir du même point A tracer un petit arc de cercle d'un rayon multiple de 4 (4 m 2m...) 4- A partir du point B, mesurer une distance multiple de 5 et tracer l'intersection avec l'arc de cercle (C). Les droites AB et AC sont perpendiculaires (voir théorème de Pythagore).. Module charpente 3 - Les différentes forces 3.1 Les forces qui s'appliquent sur la charpente 3.2 Les forces qui s'appliquent à l'intérieur de la charpente 3.3 La résistance des matériaux 3.4 Le plancher bois/béton collaborant 3.5 L'usinage 3.1 Les différentes forces en présence sur la charpente Connaître les différentes forces s'appliquant sur les pannes permet de déterminer la position du coeur dans la pièce de bois. Pour la panne faîtière, le coeur est centré et placé en haut. Pour les autres coeurs, ils sont situés en haut et du coté du faîte du toit. La charge est appliqué côté coeur La charge est appliquée côté coeur 3.1 Les différentes forces en présence sur la charpente Les différentes forces en présences sont : - le poids propre des pièces de charpente + celui de la couverture - les surcharges (neige et vent) Pour le poids propre on peut compter de 40 à 100 Kg au m2. Pour les surcharges on peut compter 200 Kg au m2. Pour qu'il y ait équilibre, il faut que les forces s'annulent. 3.1 Les différentes forces en présence sur la charpente Si l'on prend par exemple, un toit de 6 m de long par 8 m de large. Avec une charge de 100 Kg/m2 et une surcharge de 200 Kg/m2: 100+200=300 Kg/m2 La surface au sol est de 8X6=48 m2 On peut donc en déduire que la surcharge totale est de 48X300= 14400 kg Si l'on compte qu'il y a 4 pieds disposés régulièrement on pourra conclure que, chaque pied exerce une force de bas en haut de 14400/4=3600 Kg. 8 m 14 400 Kg 3600 Kg 3600 Kg 3600 Kg 3600 Kg Pour qu'il y ait équilibre, il faut que les forces s'annulent. 6 m 3.1 Les différentes forces en présence sur la charpente Chaque panne supporte le poids du toit au dessus d'elle de part et d 'autre de son axe. Les 2 pannes sablières supportent donc 1mX6mX300kg/m2=1800 Kg Les pannes intermédiaires et la faîtière supportent chacune : 2mX6mX300Kg/m2= 3600Kg Les pannes ont 2 appuis, chaque appui exerce donc une poussée de 1800/2=900 Kg 3600/2=1800 Kg Si le bois a une résistance à la compression transversale de 20 Kg/cm2, alors la panne faîtière devra avoir un repos de 3600Kg/20Kg/m2=180cm2 Si elle fait 10 cm de large l'arbalétrier devra faire au moins : 180cm2/10cm=18cm de large 4 m 4 m 2 m 2 m 2 m 1 m 1 m 1800 Kg 1800 Kg 3600 Kg 3600 Kg 3600 Kg 7200 Kg 7200 Kg 3.2 Les différentes forces en présence à l'intérieur de la ferme La triangulation. Parmi les différentes formes géométriques constituées de droite, le triangle est la forme la plus « stable », il est indéformable. Par exemple dans un carré, si les liaisons entre les côtés ne sont pas rigides, alors le carré peut très facilement se transformer en losange, le triangle lui ne se déforme pas. C'est pourquoi il est important de trianguler une charpente, c'est à dire de créer des triangles à l'intérieur qui donneront une stabilité dimensionnelle à l'ensemble. Chaque angle du triangle, et par extension chaque point de jonction des pièces de la ferme sont appelés des noeuds. 3.2 Les différentes forces en présence à l'intérieur de la ferme Le système de Cremona. Dans le bois les forces ne peuvent s'exercer que dans la matière. Le calcul de Cremona permet par une uploads/Industriel/ charpente72.pdf