Comment poser une charpente de toiture

La pose de la charpente d'une toiture représente la dernière étape dans l'installation de l'ossature d'un nouvel édifice. La plupart des entrepreneurs en bâtiment sous-traitent la construction des fermes de toit, c'est-à-dire les cadres qui supporteront la toiture. Les fermes elles-mêmes varient selon le modèle et le style de la toiture. La pose de la charpente est un véritable art dont les éléments de base vous sont présentés ci-dessous. En lisant cet article, vous aurez l'occasion d'approfondir vos connaissances concernant le choix et les techniques élémentaires de coupe et d'installation de ces fermes.

Partie 1

Partie 1 sur 3:
Faire le plan de la toiture

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Choisissez un style de toit. Avant de commencer, vous avez deux choix importants à faire en matière de conception. Il s'agit de choisir le style de toit et le genre de ferme que vous souhaitez installer. Il existe différents styles de toits, certains sont relativement simples et d'autres plus compliqués. Votre choix dépendra d'un certain nombre de critères, notamment la forme de la maison ^{[1]
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Source de recherche}. La planification et la construction de la toiture dépendront surtout de l'aspect définitif que vous cherchez à obtenir. Voici un certain nombre de choix possibles.
- La ferme en A. Cette ferme est haute et symétrique et ne demande que la fabrication d'un seul type d'arbalétrier.
- Les toits à pignons. Un pignon représente la partie supérieure triangulaire d'un mur vertical qui supporte les versants d'un toit.
- Les mansardes. En incluant un deuxième pan de chaque côté du toit, vous obtenez un toit mansardé, qui vous permet d'aménager une pièce dans le volume intérieur délimité par les versants de la toiture.
- Les toitures à croupe. Ces toitures comprennent des versants sur tous les côtés, ce qui donne à la maison un bel aspect dynamique, mais cette disposition nécessite l'emploi d'un grand nombre de chevrons de tailles variables pour tenir compte des différentes pentes.
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Choisissez la forme des fermes de toit. Le style de charpente du toit dépend de la géométrie de chaque ferme et de la forme de l'assise du toit. Cependant, vous aurez une certaine marge de manœuvre en fonction de la forme de la maison. Les formes des fermes sont nombreuses. Dans cette section, nous nous limiterons à examiner les plus courantes d'entre elles.
- Les fermes à treillis sont les plus simples. Elles sont installées avec une poutre principale, des pannes et des supports. Vous pouvez les commander ou les fabriquer vous-même. Vous pouvez également prévoir des découpes pour aménager une pièce au grenier dans le volume délimité par la toiture.
- Les fermes en ciseaux ont des membrures inférieures surélevées, ce qui permet d'installer un plafond en voute à l'intérieur.
- Les fermes à lanterneau sont symétriques, avec un arbalétrier qui s'étend au-delà du faitage pour permettre la construction d'un mur longitudinal ajouré.
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Familiarisez-vous avec les différentes dimensions dont vous aurez besoin. Que vous coupez les poutres vous-mêmes ou que vous embauchez un ouvrier pour le faire, l'étape la plus importante dans cette affaire consiste à faire des mesures correctes et à calculer les dimensions des différents éléments pour obtenir une toiture solide ^{[2]
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Source de recherche}. Les arbalétriers sont des pièces de charpente qui nécessitent une étude minutieuse. Voici les éléments que vous devrez calculer.
- La course en mètres. Il s'agit de mesurer la course de chaque arbalétrier, c'est-à-dire sa projection sur le plan horizontal. Sachant que chaque ferme contient deux arbalétriers, vous pouvez en déduire que la largeur de la maison sera égale au double de la course.
- La hauteur en mètres. Cette dimension correspond à la hauteur de chaque ferme, mesurée à partir de l'entrait jusqu'au faitage. Pensez-y comme à la hauteur totale du toit lui-même.
- La pente en pourcentage. C'est la mesure de l'inclinaison de la toiture. Par exemple, une pente de 70/100 signifie que la hauteur du toit augmente de soixante-dix centimètres par mètre, soit 70 %. Dans cet exemple, la pente correspond à un angle de 35^°
- La longueur de chaque arbalétrier en mètres. Après avoir déterminé les mesures précédentes, vous devrez relever la longueur des éléments de la ferme, en particulier l'entrait, les diagonales et les arbalétriers. Ce travail, qui vous permet d'estimer la quantité de bois d'œuvre nécessaire, dépend de la conception de chaque ferme, de sa forme et des mesures que vous avez prises précédemment.^{[3]
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Utilisez une calculatrice de construction pour calculer les dimensions de chaque ferme. Une telle calculatrice vous permet de résoudre la formule de Pythagore et de calculer rapidement les angles des triangles rectangles, afin de déterminer précisément la valeur des angles des différentes pièces de la ferme. Vous pouvez faire le calcul manuellement si vous voulez, mais pratiquement tous les couvreurs préfèrent employer une calculatrice pour faire ce travail rapidement et avec précision.
- Vous avez déjà la longueur et la hauteur, mais vous aurez besoin de déterminer les dimensions ajustées en retranchant la largeur de la panne faitière, c'est-à-dire la poutre longitudinale qui est placée au sommet de chaque ferme ^{[4]
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  Source de recherche}. Divisez la longueur corrigée par deux pour obtenir la longueur de chaque chevron. Cette longueur correspond au côté le plus long du triangle rectangle. Vous pouvez appuyer sur la touche « course » (run) de votre calculatrice pour progresser dans vos calculs.
- Ensuite, saisissez la valeur de la pente du toit. Vous avez déjà calculé cette valeur en faisant le plan de votre toiture. Après la saisie de cette donnée, la calculatrice vous donnera toutes les informations dont vous avez besoin : la longueur des arbalétriers et des diagonales, la hauteur intérieure des découpes, etc.
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Déterminez le nombre de fermes dont vous aurez besoin pour le toit. Pour répondre à la plupart des exigences en matière de résistance, vous devrez placer une ferme de toiture sur les murs de support, tous les 60 cm environ. En fonction de la forme de votre maison, vous pouvez diviser la longueur totale par deux pour déterminer le nombre de fermes nécessaires. Vous devez aussi tenir compte de la complexité de la toiture.
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Pensez à commander des fermes préfabriquées ayant des spécifications techniques correctes. La plupart des constructeurs de maisons sous-traitent la fabrication de la charpente, en fournissant les mesures ou le plan de la toiture, afin d'obtenir des fermes et des poutres appropriées. Les spécifications en matière de charge varient d'un plan à un autre, ce qui augmente la difficulté du travail pour un bricoleur du dimanche. Vous pourrez toujours installer votre toiture vous-même, si vous voulez et économiser ainsi de l'argent sur la main-d'œuvre. Si vous souhaitez réaliser la conception et la construction des poutres, lisez soigneusement la section suivante qui décrit la manière de procéder aux découpes nécessaires et à la construction.
- Si vous chargez un professionnel de faire le travail à votre place, pensez à commander des éléments préfabriqués pour réaliser des économies substantielles et minimiser les déchets de matériaux. Vous n'aurez pas à payer le prix des matériaux et le cout de la main-d'œuvre nécessaires à la construction des fermes. Aujourd'hui, presque tout monde choisit cette formule.
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Partie 2

Partie 2 sur 3:
Fabriquer les fermes

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Achetez plus de bois d'œuvre que nécessaire. En général, les bois résineux denses comme le pin jaune ou le sapin sont préférables à l'épinette ou au pin tordu, car ils supportent mieux les charges. Vous aurez besoin de bonne quantité. Après la prise des mesures, vous pourrez estimer la quantité de bois dont vous aurez besoin pour le projet et en commander suffisamment en tenant compte des chutes et des erreurs.
- Pour avoir une structure légère, il est préférable de choisir des poutres ayant une section de 5 cm × 10 cm, à condition d'avoir calculé exactement les dimensions des renforts et des pièces d'assemblage. Pour des toits de grandes dimensions ou dont les formes sont compliquées, il vaut mieux opter pour un bois d'œuvre plus dense.
- Cette alternative vous reviendra plus cher, mais il est absolument indispensable d'installer des essences de bois suffisamment denses et d'une excellente qualité. Ces bois doivent être secs et parfaitement rectilignes. Si vous avez l'intention de construire le toit d'une maison, le bois doit être de premier choix. En choisissant votre bois, évitez de prendre du bois fendu, noueux ou encore recouvert d'écorce.
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Mesurez et découpez chaque poutre aux bonnes dimensions. Pour le moment, ne vous préoccupez pas du traçage des futurs assemblages, mais coupez à une taille acceptable chaque poutre de la ferme. Si nécessaire, laissez au moins 30 à 60 cm de longueur en plus à chaque extrémité. Placez le bois sur des chevalets de sciage et mesurez soigneusement chaque élément. Gardez dans la même pile les éléments qui sont à la même dimension. Vous pouvez vous servir d'une scie circulaire pour faire les découpes. Généralement, la panne faitière et les membrures inférieures peuvent être coupées à leur longueur exacte.^{[5]
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Source de recherche}
- Lors de la découpe de la panne faitière, c'est-à-dire la poutre centrale placée au sommet de la ferme, veillez à mesurer la hauteur au-dessus de l'entrait et marquez le repère sur la panne. Lorsque vous mesurez les entures de faitage, il est important de tenir compte de la largeur de l'arbalétrier.
- Si le bois que vous avez acheté est déjà coupé presque aux dimensions souhaitées, vous n'avez pas besoin de le couper. Commencez par faire les entailles des assemblages, ensuite coupez le bois en trop si nécessaire.
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Mesurez les coupes verticales de tête. Ces coupes servent à assembler les arbalétriers de la ferme. L'angle des coupes opérées à l'extrémité des arbalétriers dépendra de la hauteur que vous avez calculée. Pour tracer vos coupes et faire des découpes précises, vous aurez besoin d'un crayon, une équerre de charpentier et des calibres de traçage pour escalier.
- Placez la pente de la toiture que vous avez déjà calculée, c'est-à-dire 7/10, sur l'équerre de charpentier. Sur le côté le plus long de l'angle droit, placez la valeur 10 et repérez la valeur 7 sur le côté le plus court de l'angle droit. Fixez les calibres de traçage aux points correspondants sur l'équerre.
- Alignez l'équerre avec le bord de la poutre et tracez la ligne de coupe avec un crayon. Certains charpentiers préfèrent réaliser cette coupe avant de passer à la coupe de siège, car elle facilite la pose du mètre ruban pour prendre les mesures. D'autres prennent d'abord toutes les mesures et font les découpes plus tard. Cela dépend des préférences de chacun.
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Mesurez les coupes de siège. Ces coupes sont pratiquées aux extrémités des chevrons pour les assoir sur le mur porteur. Si vous faites une nouvelle installation, ces coupes vous permettront de placer les chevrons sur les murs en laissant une certaine longueur en plus pour créer un débord.
- Marquez la ligne verticale et la ligne horizontale qui correspondent à l'endroit où le chevron reposera sur le mur. Vous devriez pouvoir faire le calcul rapidement à l'aide de votre calculatrice.
- Alignez l'équerre sur la ligne verticale, puis faites-la pivoter de 180 degrés et réalignez-la de l'autre côté de la poutre, en laissant au moins 4 ou 5 cm pour l'entretoisement du bord supérieur au-dessus de la coupe de siège. Laissez aussi au moins 10 cm pour renforcer la coupe supérieure.
- Pendant que vous y êtes, sachez qu'à ce stade, certains charpentiers mesurent la partie du chevron qui dépasse, étant donné que l'équerre est déjà placée de ce côté. En fonction de la conception, vous devrez normalement faire deux découpes pour préparer l'extrémité du chevron, en laissant une dizaine de centimètres de bois en plus au-delà de la coupe de siège pour le débord.
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Mesurez vos renforts en conséquence. Selon la géométrie de votre ferme, vous aurez probablement à installer des fiches et des contrefiches pour le renforcement. Une simple ferme en A nécessite environ entre 4 et 8 renforts, selon la taille des chevrons, avec des coupes verticales à chaque angle.
- Les fermes très simples fonctionnent selon le principe du tiers. Vous pouvez diviser la longueur de l'entrait en trois, puis repérer les emplacements des renforts. Vous pouvez marquer le point central, puis tracer vos coupes sur chaque renfort selon la longueur. Encore une fois, il s'agit d'une méthode élémentaire pour renforcer une ferme de conception simple. Une ferme au dessin compliqué nécessitera un calcul plus complexe.
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Faites vos découpes. Après le tracé des différents chemins de coupe, procédez aux découpes en employant une scie circulaire ou une scie sur table pour un travail précis. Poncez les bords avec du papier abrasif avant de procéder aux assemblages.
- Certains charpentiers préfèrent travailler les poutres l'une après l'autre ou finir un ensemble avant de passer au suivant. Là aussi, c'est une question de préférence personnelle.
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Assemblez et réglez vos fermes. Assemblez les fermes avec des clous assez longs pour tenir les sections de bois sans déborder l'autre côté. Utilisez des renforts métalliques pour fixer les articulations. Sachez que vous trouverez sur le marché des plaques ou des goussets métalliques fabriqués spécialement pour assembler les fermes de toit.
- Il est recommandé d'empiler les chevrons sur une bâche pour les garder à niveau et hors des chemins de passage. Cette opération durera au moins deux jours et il est important de prendre soin de vos fermes, en particulier si le temps est humide.
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Partie 3

Partie 3 sur 3:
Installer les fermes

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Soulevez la panne faitière et fixez-la en place avec des renforts si nécessaire. Avant d'installer les chevrons, vous devez d'abord mettre en place la panne faitière sur toute la longueur de la toiture. Cette pièce repose sur le sommet de chaque ferme. Il s'agit d'un travail d'assemblage assez long, car il est nécessaire de bien centrer chaque ferme et de la renforcer. Vous aurez probablement besoin d'installer des renforts à la partie inférieure aussi. Il peut être nécessaire de fixer des madriers supplémentaires le long des murs pour augmenter la surface de portage des fermes.
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Mesurez et tracez l'emplacement des plaques de fixation des fermes. En général, l'écartement entre les fermes est d'environ 60 cm. Ainsi, la toiture sera supportée dans de bonnes conditions de sécurité. Les plaques de fixation sont des pièces métalliques qui servent à fixer les fermes aux murs. Si vous avez pratiqué des découpes de siège, vous n'aurez probablement pas besoin d'utiliser ces plaques, mais il est recommandé de le faire quand même. Mettez les plaques en place selon vos mesures.
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Appuyez chaque élément sur le mur et soulevez-le pour l'installer correctement. Faites-vous assister par trois ou quatre ouvriers au moins pour soutenir le poids. Attachez une corde et tirez vers le haut en écartant l'élément des pièces que vous avez déjà installées. Il s'agit d'une opération délicate qui requiert l'aide de plusieurs autres personnes.
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Installez et renforcez vos fermes. Fixez les membrures aux plaques de fixation en contrôlant la pose avec un niveau de charpentier. Selon la taille du toit, il peut être nécessaire d'installer des supports inférieurs, en particulier pour les grandes constructions ou les projets commerciaux. Après la mise en place de quelques fermes, clouez les renforts de tête sur la deuxième ferme de pignon pour l'assembler aux autres fermes. Ainsi, vous maintiendrez l'ensemble de niveau et d'aplomb.
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Sciez les chevrons si nécessaire et installez les panneaux de bordure du toit. Ces panneaux servent à relier le mur aux extrémités des chevrons. Cette installation n'est pas strictement nécessaire, mais de nombreux charpentiers y ont recours pour augmenter le renforcement de la toiture et améliorer son esthétique.^{[6]
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- À l'aide d'un niveau de charpentier, repérez la limite du rebord à l'extrémité du premier chevron. Tracez une marque en ce point et faites la même opération sur le dernier chevron. Reliez les deux points par une ligne droite pour marquer les extrémités de tous les chevrons. Ensuite, découpez ce qui dépasse avec une scie circulaire. Cette opération peut aussi être réalisée pendant la mise en place des chevrons. Coupez et clouez les panneaux sur les chevrons en prenant soin de couvrir également le rebord.
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Installez le voligeage. Après la mise en place et le renforcement de l'ensemble des pièces de la charpente, il ne vous reste plus qu'à fixer un voligeage en contreplaqué, sur lequel vous poserez les bardeaux de la toiture. La surface et la forme du voligeage varient en fonction de la forme du toit.
- Commencez l'installation du voligeage à la partie inférieure de la charpente en partant des extrémités et en décalant les coutures pour obtenir une toiture solide.
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Conseils

Si vous découpez vos fermes vous-même, veillez à pratiquer des coupes verticales de tête pour poser la panne faitière et des coupes verticales de pied pour l'assemblage avec les murs.
Ne supprimez pas les renforts tant que la fixation de la structure n'est pas terminée.
La panne faitière devrait avoir une section plus grande que celle des chevrons pour en supporter le poids.
Pour les projets complets, comme la pose de la toiture d'une maison, il vous faudra peut-être louer un engin de levage pour mettre les fermes en place.
Sans cet engin, le levage des pièces de la charpente peut nécessiter la participation de plusieurs personnes et peut-être la construction d'échelles extérieures provisoires.
Assurez-vous d'avoir les autorisations de construire adéquates.
Lors de l'élaboration du plan d'une toiture, il vous sera peut-être utile de construire une maquette à l'échelle de la charpente.