Pour tout toit en pente, un système d'éléments porteurs est nécessaire. Sinon, le toit ne tiendra pas du tout ou s'effondrera dans un avenir très proche. Ce «corset», qui prend en charge la charge du matériau de revêtement lui-même et les charges agissant sur lui, s'appelle des structures en treillis. Pourquoi ils sont nécessaires et comment ils sont calculés - plus loin dans l'article.
Vous pouvez choisir un matériau de toiture de très haute qualité et magnifique pour votre maison, mais sans un cadre approprié, il ne sera pas possible de l'installer. Ce cadre est appelé système de ferme, et il est construit pour tout type de toit en pente.
Même si le toit n'a qu'une seule pente, le revêtement est attaché à la structure porteuse, qui, en règle générale, est dans ce cas représentée par des chevrons en couches horizontaux reposant directement sur les murs de la façade.
Une information important! Le système de fermes est un ensemble d'éléments porteurs du toit qui perçoivent le poids du matériau de toiture et les charges atmosphériques sur celui-ci, et transfèrent ces forces aux structures de support du bâtiment. Il se compose de chevrons, d'éléments de liaison et de renforcement, de structures sous-chevrons et de lattes.
Étant donné que la structure du toit supportera non seulement le poids du matériau de toiture, mais également les charges de vent et, en hiver, la masse de neige couchée, ces effets sont immédiatement inclus dans le calcul de la puissance requise des éléments de support.
En général, parmi les facteurs qui déterminent la structure du système de fermes, on peut distinguer:
- matériau de toiture
- Charge de neige normative pour une zone donnée
- Conformité aux exigences de résistance au feu
- Hauteur du toit
- longueur de portée
- Considérations de durabilité
- Caractéristiques de la solution architecturale
- Matériau sélectionné pour l'appareil du système
- La présence d'un grenier
Le matériau utilisé pour les structures porteuses du toit est très important. Après tout, tout le monde matériau du toit a ses propres caractéristiques de résistance, poids, résistance à la corrosion, qui ne peuvent qu'affecter les paramètres de conception.
La fabrication du système de treillis est faite à partir de:
- arbre
- métal
- Béton armé
- Alliances du bois et du métal
Les structures en béton armé n'ont pas trouvé beaucoup d'utilisation dans la construction résidentielle en raison de leur poids mort important, des difficultés d'installation et du manque de flexibilité des solutions architecturales.
En règle générale, les structures des systèmes de fermes en béton armé sont utilisées dans la construction de bâtiments industriels et publics d'une grande surface, et les dalles en béton armé sont utilisées comme revêtement.
Les systèmes métalliques sont de plus en plus utilisés, notamment pour les toitures aux configurations complexes. Il est plus facile de leur donner presque n'importe quelle forme, ils sont durables et ont une grande résistance.
Leurs inconvénients incluent:
- Le besoin d'équipements spéciaux sur site ou de fabrication en usine
- Gros poids
- Coût relativement élevé
Le matériau le plus courant pour la fabrication des charpentes porteuses reste le bois. Il vous permet de répondre à toutes les exigences du toit et les problèmes ne se posent que dans le cas d'une forme particulièrement cassée ou d'un poids excessif du matériau de revêtement.
Étant donné que les chevrons sont fabriqués à partir de bois depuis des siècles, les propriétés de ce système sont bien étudiées et prévisibles, et la technologie de fabrication a été élaborée dans les moindres détails.
Dans la construction de logements privés, les structures en treillis de bois sont utilisées dans la grande majorité des cas.
Les structures mixtes métal-bois sont également rares dans la construction de logements individuels en raison des difficultés de fabrication et d'installation.
En règle générale, la partie supérieure de telles structures, travaillant en compression, est en bois et la partie inférieure, soumise à des forces de traction, est en métal.
En règle générale, ce type de système est utilisé dans la construction de grandes structures avec une portée importante (15-20 m) - piscines, entreprises industrielles et agricoles.
Termes désignant divers éléments du système de fermes :
- La jambe de chevron est l'élément principal du toit, qui prend la charge du matériau de toiture et la transfère aux structures de support du bâtiment - murs ou colonnes. Sert à fixer la caisse sur laquelle le revêtement est installé
- Mauerlat (poutre de chevron) - un cerclage en bois qui longe le haut des murs du bâtiment, sur lequel reposent les chevrons
- Contrefiche - une contrefiche entre les membrures supérieure et inférieure du système de ferme, travaillant en compression
- Rack (support) - un élément de puissance à travers lequel la structure en treillis transfère la pression des jambes du chevron aux structures porteuses internes (murs ou colonnes)
- Run - une poutre posée le long des racks, sur laquelle reposent les jambes du chevron, y compris - et dans les endroits où il n'y a pas de racks
- Allongé - une barre posée le long des murs ou des colonnes internes porteurs, prenant la charge des racks, y compris dans les zones où il n'y a pas de structure de capital (dans le cas des colonnes)
- Strut - un élément qui fonctionne en compression et empêche l'effondrement et le déplacement vers l'intérieur des entretoises et des racks
- Puff (barre transversale) - un élément qui perçoit la charge des jambes du chevron dans un plan horizontal
Dans le cas des chevrons suspendus, deux éléments supplémentaires sont ajoutés à la structure : la chape 2, qui empêche les jambes des chevrons de « s'écarter » sous le poids du toit, et la poupée 4, qui ressemble à une crémaillère, mais fonctionne sur un principe différent.
Les contrefiches 5, sous l'action du poids de la toiture, étirent la tête d'attelage, et celle-ci, à son tour, transfère cet effort à la chape, tout en compensant l'étirement de celle-ci.
Chevrons
Il existe deux schémas généralement acceptés pour organiser le système de fermes d'un toit en pente. Le premier d'entre eux est une structure en treillis en couches.
Il est utilisé lors de l'organisation de toits pour des bâtiments relativement petits, avec des dimensions de portée (distance entre les structures de support):
- jusqu'à 6 m - sans installation de supports internes (racks)
- jusqu'à 12 m - avec l'installation d'un rack sur les structures de support (de plus, le rack n'est pas nécessairement installé exactement au centre du système de fermes - il peut être déplacé de manière asymétrique par rapport à l'un des murs)
- jusqu'à 15 m - avec l'installation de deux supports
Ce type de chevrons est appelé en couches, car ils sont superposés au-dessus du Mauerlat, et aussi, s'il y a une poutre faîtière (course) - un élément longitudinal qui relie les sommets de toutes les fermes en treillis.
Ferme - un seul élément du système, composé d'une paire de chevrons et d'éléments de support / de liaison entre eux. Ce système est monté dans des bâtiments de faible largeur, ou avec des structures porteuses à l'intérieur.
Une caractéristique des chevrons en couches est le faible poids de la structure et la faible consommation de bois.
De plus, ils (surtout en l'absence de supports) sont pratiques pour organiser le sol du grenier, car ils ne comportent pas d'éléments parallèles au plafond à faible hauteur.
CONSEIL! Ne pas utiliser de chevrons multicouches (en tout cas à l'état « pur ») pour les toitures en enduits lourds, notamment minéraux (tuiles, plaques d'amiante-ciment, ardoise). Cela nécessitera l'utilisation de bois et de planches de grande section, ainsi que l'installation de pentes puissantes, de crémaillères, de barres transversales.
chevrons suspendus
Le deuxième type est une structure de chevrons suspendus.Il est ainsi nommé car les extrémités des chevrons reposent uniquement sur les murs porteurs extérieurs, sans appuis intermédiaires à l'intérieur du bâtiment.
Étant donné que, sous l'action du poids du toit sur les jambes des chevrons, des charges d'éclatement se produisent sur les murs du bâtiment, les chevrons sont fournis avec un coupleur qui compense la force résultante.
Si nécessaire, des éléments auxiliaires sont utilisés - entretoises, mamies et racks. À l'aide de chevrons suspendus, des portées allant jusqu'à 20 m de long et même plus peuvent être créées.
Options combinées
Dans les cas d'une forme particulièrement complexe du toit ou de l'utilisation de matériaux de revêtement lourds, des structures en treillis combinées sont utilisées - des treillis spéciaux.
Ils peuvent être réalisés sous la forme d'un seul type de construction (en couches ou suspendues), ou ils peuvent inclure une combinaison des deux dans différentes parties de la ferme.
Il existe également des toits où alternent des fermes suspendues et en couches «propres»: des fermes en couches sont utilisées aux endroits où la structure de support passe sous le toit et des fermes suspendues - aux points où elle n'existe pas.
Cela vous permet de répartir uniformément la charge et de créer des pentes de la taille et de la longueur requises, sans dépasser la forme de toit sélectionnée.
Une information important! Lors de l'organisation d'un toit à pignon, sans faute, des fermes de n'importe quelle conception sont reliées le long du toit avec des pistes le long de chaque rangée de chevrons, ou par des pansements diagonaux de fermes voisines.
Il est possible de fabriquer des structures en treillis sur place, directement lors de l'installation du système de treillis, assemblage au sol, suivi d'un levage au toit, ou en production en usine.
Les deux dernières options sont attrayantes en raison de la précision géométrique de tous les blocs, mais l'installation sur place vous permet de prendre en compte toutes les nuances de ce toit particulier.
Le pas des chevrons est essentiel - la distance entre les fermes adjacentes. Elle varie entre 0,8 et 2 m et dépend du type de ferme, de la section des chevrons et du matériau de toiture, et est déterminée par calcul.
Le tableau suivant peut aider à déterminer l'étape :
L'arbre a besoin de protection
Étant donné que le bois a une stabilité biologique relativement faible, qu'il est hygroscopique et sujet à la pourriture et aux dommages causés par les ravageurs, et qu'il est hautement combustible, il doit être protégé.
Sous réserve de règles simples, vous pouvez être sûr que la réparation de la structure en treillis ne sera pas nécessaire pendant toute la durée de son fonctionnement (selon la norme - 50 ans).
La protection de la toiture contre le vieillissement prématuré consiste en les mesures suivantes :
- traitement avec antiseptiques, imprégnations hydro et ignifuges
- installation de joints d'étanchéité aux points de contact entre le bois et le métal ou les matériaux muraux
- prévention des fuites de toit
- maintenir la sécurité des couches hydro et pare-vapeur du toit
- assurer une ventilation adéquate de l'espace sous le toit
La charpente porteuse du toit est l'élément le plus important du bâtiment. L'atmosphère de l'intérieur et la durée de vie de la structure elle-même dépendent dans une large mesure de sa fiabilité.
Par conséquent, que des structures en treillis en bois classiques soient choisies pour la maison ou en métal plus exotique, le toit nécessite un calcul minutieux et une installation non moins de haute qualité.
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