Encyclopédie : La charpente en détail

Charpente primitive

Heureusement, au quotidien, les réalités économiques sont présentes. Il en va de la charpente comme du reste. Ce domaine a donc suivi une évolution constante, visant à réduire la consommation de bois et à rationaliser la construction.
Les premières charpentes, identifiées comme telles depuis le Néolithique, étaient à poteaux. Les charges étaient transmises directement au sol par des poteaux régulièrement répartis. Ils étaient contreventés, c’est-à-dire calés pour ne pas verser, par une série de fiches, contrefiches et entraits divers. Ce mode de construction, plutôt simple, servait aussi de support pour les planchers intermédiaires. Mais il avait l’inconvénient de consommer un arbre entier par poteau, d’encombrer l’espace intérieur et de limiter les hauteurs envisageables.

La charpente triangulée

La ferme traditionnelle, telle que nous la connaissons aujourd’hui, apparaît dans l’Antiquité, tombe en désuétude et revient à partir du XVe siècle. Elle se développe surtout à partir du XVIIe. Son principe repose sur un triangle indéformable qui transfère la charge sur les murs périphériques. Par rapport à la première version, cela présente les avantages de libérer l’espace et d’économiser le bois. Le principe est simple : deux arbalétriers inclinés supportent la charge de la couverture. Ils sont calés par le poinçon, un moignon de poteau central, et retenus par un entrait, la base du triangle, qui empêche le tout de s’aplatir. En complément, pour éviter aux arbalétriers de fléchir sous le poids, une reprise de charge sous la portée est assurée par un jeu de contrefiches. Chaque triangle ainsi formé est disposé à intervalle régulier. L’ensemble est relié par des pannes, des poutres horizontales placées dans l’axe du toit et reposant généralement sur les murs pignons.
À partir de ce schéma de base, de nombreuses variantes ont vu le jour, avec l’objectif constant de gagner du volume intérieur. L’une d’entre elles est à double cadre, la première ferme soutenant le toit étant posée sur une seconde structure, dotée d’une embase plus large. Certains architectes ont laissé leur nom à leur création, comme les charpentes à la Philibert de l’Orme, en arrondi, ou à la Mansart, à pan coupé.

La charpente à entrait retroussé

L’une des variantes les plus répandues, à partir du XIXe siècle et jusqu’à aujourd’hui, consiste à remonter l’entrait le plus haut possible sous le faîte du toit, afin de dégager l’espace intérieur. Placé comme il est, cet entrait retroussé décale aussi les contrefiches, mais sans reprendre la totalité de leur effort. Il faut donc ajouter des jambes de force, jambettes ou aisseliers, pour compenser cette faiblesse.
Ces différents modèles de charpente traditionnelle sont des références, largement adaptées par les habitudes et les contraintes régionales, selon que le toit est plat ou pentu, par exemple. Les adaptations sont également liées à l’usage des bâtiments (stockage du foin,…) et aux disponibilités des matériaux de construction, avec une importante ressource forestière à proximité ou non.

La charpente industrielle ou fermette

Le principal inconvénient des constructions classiques est la nécessité d’utiliser des pièces de bois de forte section, souvent surdimensionnées, car le savoir empirique fait peu de cas de la précision mathématique.
L’arrivée de nouvelles techniques et sources d’énergie plus rentables a donné naissance à la révolution industrielle. Les conséquences ont été immédiates. Dans un premier temps, les machines ont permis de rationnaliser le débit des troncs, de standardiser les pièces, d’en fabriquer plus à partir de la même ressource : les fermes ont gagné en géométrie et en finesse (charpentes moisées et boulonnées). Dans un deuxième temps, le bois, en tant qu'énergie, a cédé la place au charbon, puis au pétrole rendant les forêts jeunes, disponibles. Un peu d’ingénierie sur des résineux juvénilers et la fermette est née. L’entrait et les arbalétriers sont toujours là, mais plus le poinçon. Le transfert de charge en tête des murs est assuré par l’entrait et par une série de pièces intermédiaires savamment disposées, des fiches et des contrefiches.
Cette disposition n’a aucun intérêt avec des pièces de forte section. Mais elle est parfaitement adaptée si des planches sont utilisées. Pour continuer à soutenir le toit, il suffit de compter sur le nombre. Là où plusieurs mètres séparent deux fermes classiques, la distance se réduit entre 40 et 90 cm pour des fermettes industrielles. Les assemblages sont préfabriqués en usine et livrés prêt-à-poser sur le chantier. La fermette s’est imposée sans coup férir.
Les formes classiques des charpentes industrielles reprennent les lettres de l’alphabet, comme le M ou le W. Elles se parent de toutes les vertus sauf une : elles rendent le comble inutilisable. Les ingénieurs sont donc retournés à leurs études et ont adapté le schéma de base. Il est désormais possible de dégager le volume intérieur, en conservant le principe général de la fermette. C’est devenu le standard dans le neuf, et dans la réhabilitation de comble.

Privilégier l'isolation

Une fois la charpente installée, il faut encore assurer l’interface avec le matériau de couverture. En construction traditionnelle, les pannes soutiennent les chevrons disposés dans le sens de la pente. Ils reçoivent le support de couverture, soit des liteaux sur lesquels sont accrochés les tuiles, soit un voligeage, des planches formant un platelage continu.

Aujourd’hui, de nombreux éléments supplémentaires viennent s’intercaler (écran de sous-toiture, pare-vapeur, isolant, …), mais le principe demeure.
Avec des fermettes industrielles, comme elles sont très rapprochées, les arbalétriers font office de chevron. Ainsi, tous les intermédiaires disparaissent. Le support de couverture, liteaux ou voliges, est directement fixé dessus. Ce procédé est bien adapté aux nécessités d’isolation thermique, le sarking en particulier.