6 Mise en oeuvre des éléments porteurs en bois ou panneaux
6.1 Dispositions préalables à la mise en oeuvre des éléments porteurs en bois ou panneaux
6.1.1 Généralités relatives à la fonction portante
Les éléments porteurs constituent un ouvrage continu plan ou courbe fixé sur une structure porteuse discontinue. Ils assurent une fonction portante compatible avec les exigences des règles NV 65 et de la norme NF P 06-001.
Rappel des charges à prendre en compte :
-
Charges dues aux forces descendantes
Elles comprennent la somme des charges suivantes :
-
charges permanentes constituées de la somme des masses surfaciques des éléments suivants :
les éléments porteurs,
l'isolation thermique avec le pare-vapeur lorsqu'ils existent,
le revêtement d'étanchéité,
la protection lourde lorsqu'elle existe ;
-
-
charges non permanentes :
on prendra la plus élevée des charges suivantes :
charges normales de neige résultant de l'application des règles Neige et vent,
-
charges d'entretien (voir NF P 06-001) :
100 daN/m2 pour les toitures non accessibles,
150 daN/m2 pour les zones techniques, appliqués sur toute la surface des éléments porteurs,
-
charges d'eau de pluie pour certains cas particuliers :
charges d'eau accidentelles correspondant à une retenue d'eau de pluie localisée causée par l'engorgement d'une quelconque descente.
dans le cas où il est prévu une épreuve d'étanchéité de la toiture par mise en eau, les documents particuliers du marché doivent mentionner la charge d'eau à prendre en compte, qui ne doit pas dépasser celle admise pour les calculs. À défaut de stipulations dans ces documents, la hauteur d'eau à mettre en oeuvre sur la toiture lors de cette épreuve doit être telle que la charge qu'elle crée ne soit pas supérieure à celle qui a été prise en compte dans les calculs ;
-
charges d'eau éventuelles pour certains cas de toitures à longs versants à pente faible ou dans des noues sans pente ou à faibles pentes avec descentes très espacées.
Ces charges d'eau ne sont pas à prendre en compte dans les cas suivants :
pour les parties courantes des toitures inclinées avec versants de moins de 50 m,
pour les parties courantes des toitures-terrasses plates avec versants de moins de 30 m,
pour les noues sans pente avec descentes espacées d'au plus 20 m ; la flèche sous charges d'eau stagnante, établie en tenant compte de la déformation provoquée par cette charge étant limitée à 4 cm.
Ces charges sont à considérer pour les noues sans pente avec descentes situées près des appuis.
Charges dues à l'action du vent.
L'exigence est réputée satisfaite, dans les cas courants si l'on respecte le choix des matériaux et les modes de mise en oeuvre prévus par le présent document. Toutefois dans certains cas extrêmes (par exemple cas des bâtiments ouverts et certaines conditions de site), des justifications pourront être demandées concernant les caractéristiques des fixations.
6.1.2 Conditions préalables requises pour la structure porteuse
La pose des éléments porteurs ne peut se faire dans le cas du présent cahier des clauses techniques types que si la structure porteuse répond aux conditions suivantes.
6.1.2.1 Parties courantes
6.1.2.1.1 Nature
La structure porteuse en bois est réalisée conformément au DTU 31.1, et au DTU Règles CB 71, ou normes série EN 1995 (Eurocode 5).
-
La structure porteuse métallique est réalisée conformément au DTU 32.1 et au DTU Règles CM 66, ou normes série EN 1993 (Eurocode 3).
Toutefois, pour les profilés d'épaisseur < 3 mm, les éléments porteurs ne peuvent être fixés directement sur la charpente. Il y a lieu de recourir à la mise en oeuvre soit :
de fourrures en bois compatibles avec la largeur d'appui minimal et la longueur des pointes, ou
de fourrures en métal d'épaisseur ≥ 3 mm compatible avec la largeur d'appui minimal.
-
Structure porteuse en béton ou en maçonnerie.
Les éléments porteurs sont fixés par l'intermédiaire :
de fourrures en bois compatibles avec la largeur d'appui minimal et la longueur des pointes, ou
de fourrures en métal d'épaisseur ≥ 3 mm compatibles avec la largeur d'appui minimal.
Une fixation directe des supports sur la structure peut être envisagée sous réserve de justification particulière.
Quelle que soit la nature de la structure porteuse, la pente et la planéité de l'ouvrage terminé sont directement données par celle-ci, sauf dans le cas de noues avec fonçures rapportées (voir paragraphe 8.3).
Les désaffleurs entre chevrons, solives ou fourrures s'ils existent ne doivent pas créer d'inversion de pente.
Les pentes indiquées sur les dessins doivent tenir compte de la déformation de la structure porteuse sous les différentes charges ; elles doivent donc normalement être supérieures à 1 %.
À défaut de justifications, ceci conduit à adopter en pratique une pente initiale de 3 %.
Les noues peuvent être prévues avec ou sans pente.
Les fourrures en bois ou en métal font partie de l'ouvrage de structure.
La résistance à l'arrachement de leurs organes de fixation doit être satisfaisante.
6.1.2.1.2 Largeurs de repos sur appuis
Les largeurs minimales de repos sur les appuis, définies dans la figure 7, sont indiquées pour les différents types d'éléments porteurs, aux paragraphes 6.2.1.2.1, 6.2.2.2.1, 6.2.2.2.2. Elles s'appliquent aux structures discontinues de tous types (pannes, chevrons, murs et fourrures).
Figure 7 Largeurs de repos sur appuis
Rappel des largeurs minimales de l'appui (mm) des éléments porteurs (voir tableau 4).
Tableau 4 Rappel des largeurs minimales de l'appui (mm) des éléments porteurs
6.1.2.1.3 Protection de la structure porteuse
Les protections éventuelles des structures et surfaces d'appui (peintures, protection fongicide, etc.) doivent être effectuées avant la pose des éléments porteurs.
6.1.2.2 Points particuliers de la structure porteuse
6.1.2.2.1 Acrotères, rives, reliefs contre émergence, noues
Ces ouvrages doivent être conçus de telle manière qu'ils présentent soit un appui continu pour les éléments porteurs, soit une pièce rigidifiant les éléments porteurs.
Ils devront, en plus, pouvoir supporter la fixation des dispositifs de sécurité lorsque cela est nécessaire (par exemple garde-corps en périphérie du bâtiment).
Lorsque les costières présentent une hauteur supérieure ou égale à 0,30 m au-dessus du niveau des appuis, il y a lieu de prévoir un élément d'appui continu en tête ou tout autre dispositif d'ossature permettant de les fixer.
6.1.2.2.2 Porte-à-faux
Pour chaque type d'éléments porteurs (bois, panneaux de contreplaqué ou de particules,...), un porte-à-faux est admis dans la limite de 15 % de la portée maximale définie pour la pose sur trois appuis.
Ce porte-à-faux n'est pas apte à reprendre des efforts importants (par exemple, costières de plus de 30 cm de hauteur, gouttières pendantes, dispositifs de sécurité).
6.1.2.2.3 Chevêtres (pour lanterneaux, exutoires de fumée, aérateurs, pénétrations, entrées d'eaux pluviales, etc.)
Dans les éléments porteurs en bois massif, les chevêtres sont obligatoires pour toute pénétration.
Pour les éléments porteurs en panneaux, les chevêtres sont obligatoires si la pénétration a une dimension excédant 0,25 m.
Le chevêtre doit être conçu comme les autres appuis.
6.1.2.2.4 Joints de dilatation
Lorsqu'il existe des joints de dilatation dans la structure porteuse, ceux-ci doivent être prolongés dans la toiture. Il doit exister, de chaque côté du joint, un appui continu permettant la fixation des éléments porteurs. L'espacement des pièces d'appui doit tenir compte de l'épaisseur des reliefs en plus du jeu normal du joint.
Dans le cas de joints de dilatation transversaux (coupant la ligne de plus grande pente) réalisés en double costière, et non situés en faîtage, des descentes d'eaux pluviales doivent être prévues en partie amont.
6.1.3 Participation des éléments porteurs au contreventement de la structure
Deux cas peuvent se présenter :
-
les éléments porteurs en bois ou panneaux sont mis en oeuvre par l'entreprise chargée des travaux d'édification de la structure.
Dans ce cas, les éléments porteurs peuvent être pris en compte dans le calcul du contreventement ;
NOTEOn se référera à cet égard au DTU 31.1 qui donne un certain nombre d'indications.
les éléments porteurs en bois ou panneaux sont mis en oeuvre par l'entreprise chargée des travaux d'étanchéité.
Dans ce cas, ceux-ci ne sont pas pris en compte dans le calcul du contreventement.
6.2 Exécution des ouvrages
6.2.1 Eléments porteurs en bois massif
6.2.1.1 Généralités
Les éléments porteurs en bois peuvent être constitués par des planches et lames à plancher pour pose dite « bouvetée » ou des frises et planches pour pose dite « jointive ».
Ils sont, avant la mise en oeuvre, stockés à l'abri des intempéries et isolés du sol.
Leur humidité ne doit pas être supérieure à 22 % au moment de la mise en oeuvre de l'étanchéité.
La mise hors d'eau qui est normalement assurée par l'entreprise chargée de la pose des éléments porteurs doit être exécutée immédiatement après la pose de ceux-ci.
Les écartements maximaux des entraxes des appuis indiqués au paragraphe 6.2.1.2.1 sont valables uniquement pour les toitures sur lesquelles le total des charges n'excède pas 200 kg/m2. Au-delà, il faut fournir un calcul justificatif.
Pour les toitures appelées à recevoir des charges supérieures, les éléments porteurs intéressés sont les planches et lames à planchers pour pose dite « bouvetée ».
6.2.1.2 Pose des éléments porteurs en bois massif
6.2.1.2.1 Eléments porteurs en planches et lames à planchers avec pose dite « bouvetée »
Ils sont constitués par des planches et lames à planchers bouvetées sur leurs rives et éventuellement en bout.
La pose s'effectue au moins sur trois appuis et généralement perpendiculairement aux appuis.
Dans ce cas, les portées maximales (en centimètres) d'axe en axe en fonction des charges autres que le poids propre des éléments porteurs sont les suivantes :
Dans le cas de pose effectuée en diagonale on tient compte des portées réelles dans le sens du fil du bois.
Tableau 5 Portées maximales (cm) des planches ou lames en fonction des charges
Ces valeurs ont été établies pour des bois résineux courants (sapin, épicéa, pin, etc.), présentant un module d'élasticité longitudinal de 9 850 MPa et pour une pose sur au moins trois appuis.
Le calcul a été conduit en adoptant un taux d'humidité inférieur à 22 %.
Il est tenu compte d'un coefficient de sécurité à la rupture au moins égal à 3 et d'une flèche instantanée de 1/400 ou différée de 1/200 de la portée au plus, sous charge totale.
Pour d'autres essences de bois ayant un module d'élasticité longitudinal différent ou pour tout autre système de pose, l'épaisseur des frises, planches et lames à planchers est fonction des entraxes de pannes, et doit être justifiée par calcul.
Dans tous les cas, la largeur minimale de repos sur les appuis est de 36 mm en portée courante et 25 mm en about. Sauf dispositions particulières à justifier, les extrémités des planches et lames à planchers reposent sur des appuis continus.
6.2.1.2.2 Eléments porteurs en frises et planches, avec pose dite « jointive »
Les frises et planches sont posées avec pose dite « jointive » (écartement de 5 mm environ) et clouées sur les appuis. Le désaffleurement avant chargement entre deux frises ou planches voisines doit être inférieur à 2 mm.
L'écartement d'axe en axe des appuis ne peut dépasser 0,60 m. Chaque frise ou planche doit reposer au moins sur trois appuis.
La largeur minimale de repos sur les appuis est de 36 mm en partie courante, et 25 mm en about. Sauf disposition particulière à justifier, les extrémités des frises et planches reposent sur des appuis continus.
Pour l'appréciation vis-à-vis des charges localisées, on procédera à des justifications particulières.
6.2.1.3 Fixation des éléments porteurs en bois massif sur la structure
La fixation des frises, planches et lames à planchers se fait comme suit :
6.2.1.3.1 sur pannes bois ou fourrure bois
Les frises, planches et lames à plancher sont fixées par clouage à plat, au moyen de pointes. Les pointes sont disposées à raison de deux par appui à 15 mm de chaque bord. Leur longueur doit être au moins égale à trois fois l'épaisseur de l'élément à fixer. La longueur des pointes torsadées peut être réduite au 7/10 des pointes ordinaires.
6.2.1.3.2 sur pannes métalliques ou fourrure métallique
Les frises, planches et lames à plancher sont fixées par vis autotaraudeuses, ou autoperceuses-taraudeuses Ø ≥ 6 mm. Les vis sont disposées à plat, à raison d'une par appui, et dans l'axe des frises, planches et lames à plancher.
Dans le cas de vis à tête hexagonale ou munies d'une rondelle de répartition, il faut prévoir un avant-trou pour éviter tout désaffleurement. La longueur des vis devra permettre un dépassement d'environ 5 mm sous l'aile du profilé.
6.2.1.4 Cintrage des éléments porteurs en bois massif
Les toitures courbes peuvent être réalisées en frises, planches et lames de bois massif. La fixation s'effectue comme cela a été indiqué aux 6.2.1.3.1 et 6.2.1.3.2.
Sur pannes bois et fourrures bois la fixation s'effectue surtout par pointes torsadées.
Le rayon de courbure R ne doit pas être inférieur à 250 fois l'épaisseur des éléments porteurs.
6.2.1.5 Tolérance de désaffleurement
Dans tous les cas, qu'il s'agisse de surfaces planes ou courbes, un joint existe entre frises, planches, lames à plancher.
Le désaffleurement ne doit pas excéder 2 mm.
6.2.2 Eléments porteurs en panneaux dérivés du bois
6.2.2.1 Généralités
L'élément porteur est constitué par des panneaux de contreplaqué d'épaisseur minimale 10 mm ou 12 mm suivant les cas de pose ou des panneaux de particules d'épaisseur minimale 18 mm.
Dans le cas où la sous-face doit être vue, l'épaisseur des éléments porteurs doit être adaptée en fonction des fixations éventuellement utilisées pour l'assujettissement des éléments rapportés (voir NOTE du paragraphe 5.5.2).
Avant mise en oeuvre, les panneaux de contreplaqué et les panneaux de particules doivent être stockés sur chantier à l'abri des intempéries et isolés du sol. Au moment de la pose des panneaux ou de la mise en oeuvre de l'étanchéité, l'humidité des panneaux ne doit pas être supérieure aux valeurs suivantes :
18 % pour les panneaux de contreplaqué ;
22 % pour les panneaux de contreplaqué ignifugés ;
16 % pour les panneaux de particules ;
20 % pour les panneaux de particules ignifugés.
La mise hors d'eau qui est normalement assurée par l'entreprise chargée de la pose des éléments porteurs doit être réalisée immédiatement après la pose de ceux-ci.
L'écartement maximal entre axes des appuis est indiqué ci-après et est valable uniquement pour les toitures sur lesquelles le total des charges n'excède pas 200 daN/m2.
Pour les toitures appelées à recevoir des charges supérieures, il faut justifier de l'épaisseur utilisée par le calcul.
6.2.2.2 Pose des éléments porteurs en panneaux dérivés du bois
6.2.2.2.1 Pose des éléments porteurs en contreplaqué
On distingue deux cas :
-
pose sur trois appuis et plus (voir figure 8)
Figure 8 Pose des panneaux sur trois appuis et plus, transversaux
Les panneaux sont posés à joints décalés, pose dite à coupe de pierre en partie courante. Il en découle qu'aux extrémités de la toiture certains panneaux peuvent reposer sur deux appuis.
Les petits côtés doivent reposer sur un appui continu. La largeur minimale de repos à chaque extrémité du panneau doit être au moins égale à 25 mm.
De plus, des jeux suffisants doivent être ménagés entre les extrémités des panneaux à savoir 1 mm/m linéaire de panneau réparti à chaque extrémité.
Les grands côtés, non supportés, sont assemblés par rainure et languette, vraie ou fausse (voir figures 9 et 10).
Figure 9 Schémas d'assemblage de panneaux par rainure et languette
NOTE 1Un usinage tel que présenté à la figure 9 permet de satisfaire à l'exigence des jeux de panneaux.
Figure 10 Schémas d'assemblage de panneaux par rainure et fausse languette
Les portées maximales (en centimètres) d'axe en axe en fonction des charges autres que le poids propre des éléments porteurs sont les suivantes (voir tableau 6) :
NOTE 2Le calcul a été conduit en adoptant un taux d'humidité inférieur à 22 %. Il est tenu compte d'un coefficient de sécurité à la rupture au moins égal à 5 et d'une flèche instantanée de 1/400 ou différée de 1/200 de la portée au plus, sous charge totale.
Tableau 6 Portées maximales (cm) des supports en contreplaqué en fonction des charges (pose sur trois appuis ou plus)
Ces valeurs ont été établies pour un contreplaqué NF Extérieur CTB-X isotrope présentant un module d'élasticité de 4 000 MPa (40 000 daN/cm2).
Pour les contreplaqués dont le module d'élasticité pris dans le sens longitudinal est supérieur à 4 000 MPa, on peut multiplier les entraxes maximaux du tableau précédent, par le coefficient indiqué ci-après :
module 5 000 : 1,08
module 6 000 : 1,15
module 7 000 : 1,20
module 8 000 : 1,28
(le module transversal n'étant pas pris en compte : contreplaqué anisotrope).
Dans ce cas, les panneaux contreplaqués doivent faire l'objet d'un marquage spécifique du fabricant, garantissant le module annoncé.
-
pose sur appuis périmétriques, dite au double carré (voir figure 11).
Figure 11 Pose des panneaux sur appuis périmétriques (dite au double carré)
Les panneaux reposent sur un appui continu sur les quatre côtés et un appui intermédiaire formant « double carré » au moins.
La largeur minimale de repos des bords de panneau est de 20 mm.
De plus, des jeux suffisants doivent être ménagés entre les extrémités des panneaux, à savoir 1 mm/m linéaire du panneau réparti à chaque extrémité.
Les portées maximales (en centimètres) d'axe en axe en fonction des charges autres que le poids propre des éléments porteurs sont les suivantes (voir tableau 7) :
NOTE 3Le calcul a été conduit en adoptant un taux d'humidité inférieur à 22 %. Il est tenu compte d'un coefficient de sécurité à la rupture au moins égal à 5 et d'une flèche instantanée de 1/400 ou différée de 1/200 de la portée au plus, sous charge totale.
Tableau 7 Portées maximales (cm) des supports en contreplaqué en fonction des charges (pose sur appuis périmétriques)
Ces valeurs ont été établies pour un contreplaqué NF Extérieur CTB-X isotrope présentant un module d'élasticité de 4 000 MPa (40 000 daN/cm2).
L'utilisation de panneaux contreplaqué ayant des modules différents longitudinalement ou transversalement, ou reposant sur une maille non carrée, conduit à des entraxes différents qui doivent être justifiés par le calcul.
6.2.2.2.2 Pose des éléments porteurs en panneaux de particules
On distingue deux cas :
-
pose sur trois appuis et plus (voir figure 8)
Les éléments et dalles sont posés à joints décalés (pose dite à coupe de pierre) en partie courante. Il en découle que, dans les zones localisées, et en particulier aux extrémités de la toiture, ils peuvent reposer sur deux appuis.
Les petits côtés doivent reposer sur un appui continu. La largeur minimale de repos à chaque extrémité du panneau est de 25 mm.
De plus, des jeux suffisants doivent être ménagés entre les extrémités des éléments et dalles, à savoir 1 mm/m linéaire du panneau réparti à chaque extrémité et dans les deux sens.
Les grands côtés des éléments et dalles, s'ils ne sont pas supportés et fixés, sont assemblés par rainure et languette, vraie ou fausse (voir figures 9 et 10).
Les portées maximales (en centimètres) d'axe en axe en fonction des charges autres que le poids propre des éléments porteurs sont les suivantes (voir tableau 8) :
Tableau 8 Portées maximales (cm) des supports en panneaux de particules en fonction des charges (pose sur trois appuis ou plus)
NOTE 1Le calcul a été conduit en adoptant un taux d'humidité inférieur à 22 %. Il est tenu compte d'un coefficient de sécurité à la rupture au moins égal à 5 et d'une flèche instantanée de 1/400 ou différée de 1/200 de la portée au plus, sous charge totale.
Pour des charges totales supérieures ou intermédiaires ou pour des modules d'élasticité supérieurs, des entraxes différents peuvent être retenus s'ils sont justifiés par le calcul.
-
pose sur appuis périmétriques dite au double carré (voir figure 11)
Les panneaux reposent sur un appui continu sur les quatre côtés et au moins un appui intermédiaire formant « double carré ».
La largeur minimale de repos des bords du panneau est de 25 mm.
De plus, des jeux suffisants doivent être ménagés entre les extrémités des panneaux, à savoir : 1 mm/m linéaire du panneau réparti à chaque extrémité dans les deux sens.
Les portées maximales (en centimètres) d'axe en axe en fonction des charges autres que le poids propre des éléments porteurs sont les suivantes (voir tableau 9) :
Tableau 9 Portées maximales (cm) des supports en panneaux de particules en fonction des charges (pose sur appuis périmétriques)
NOTE 2Le calcul a été conduit en adoptant un taux d'humidité inférieur à 22 %. Il est tenu compte d'un coefficient de sécurité à la rupture au moins égal à 5 et d'une flèche instantanée de 1/400 ou différée de 1/200 de la portée au plus, sous charge totale.
Pour des charges totales supérieures ou intermédiaires ou pour des modules d'élasticité supérieurs ou pour des panneaux reposant sur une maille non carrée, des entraxes différents peuvent être retenus s'ils sont justifiés par le calcul.
6.2.2.3 Fixation des panneaux dérivés du bois sur la structure
La fixation des panneaux se fait comme suit :
On tiendra compte pour le choix des fixations de la note du paragraphe 6.1.1 du présent document.
6.2.2.3.1 sur pannes ou fourrure en bois
Les pointes, agrafes ou vis sont disposées tous les 15 cm sur les bords des panneaux, et tous les 30 cm au plus sur les appuis intermédiaires.
La longueur des pointes ou agrafes doit être au moins égale aux valeurs indiquées dans le tableau 10 :
Tableau 10 Longueur minimale des pointes et agrafes pour fixation des panneaux sur pannes ou fourrures en bois
La longueur des pointes torsadées peut être réduite au 7/10 des pointes ordinaires sans être inférieures à 2,5 fois l'épaisseur de l'élément à fixer.
Les vis à bois doivent avoir une longueur de 2 à 2,5 fois l'épaisseur du panneau à fixer.
Les agrafes peuvent être utilisées pour la fixation de panneaux d'épaisseur e ≤ 22 mm.
Les pointes ou agrafes doivent être éloignées d'au moins 1 cm des bords portés des panneaux et des bords des pannes, et de 3 cm des bords non portés des panneaux.
6.2.2.3.2 sur pannes ou fourrure métalliques
Les panneaux sont fixés par vis autotaraudeuses ou autoperceuses-taraudeuses Ø ≥ 6 mm, sur chaque panne, les vis étant distantes de 30 cm environ aux extrémités et de 60 cm au plus sur les appuis intermédiaires.
Dans le cas des vis à tête hexagonale, utilisables uniquement avec des panneaux d'épaisseur e ≥ 15 mm, il faut prévoir un avant-trou pour éviter tout désaffleurement.
La longueur des vis devra permettre un dépassement d'environ 5 mm sous l'aile du profilé.
Les fixations par vis autotaraudeuses doivent être éloignées d'au moins 1 cm des bords portés des panneaux et des bords des pannes, et de 3 cm des bords non portés des panneaux.
La fixation par clips est exclue.
6.2.2.4 Cintrage des panneaux dérivés du bois
Les toitures courbes peuvent être réalisées en panneaux dérivés du bois.
Le rayon de courbure R des panneaux est indiqué dans le tableau 11 :
Tableau 11 Rayon de cintrage admissible (cm)
La fixation s'effectue comme cela a été indiqué aux 6.2.2.3.1 et 6.2.2.3.2.
Les valeurs des rayons de cintrage admissibles pourraient être abaissées d'environ 40 %, sous réserve d'un renforcement des fixations par vissage :
en angle et en extrémité pour les toitures convexes,
en zone centrale pour les toitures concaves.
Sur pannes bois et fourrures bois, la fixation s'effectue surtout par pointe torsadée.
L'utilisation d'éléments porteurs précintrés n'est pas visée par le présent document.
6.2.2.5 Tolérance de désaffleurement
Dans tous les cas, qu'il s'agisse de surfaces planes ou courbes, un joint existe entre panneaux. Le désaffleurement ne doit pas excéder 2 mm.