Un soutien adéquat pour votre toit avec la charpente de toiture

La charpente de toiture est un élément fondamental de votre maison. Elle assure la résistance de votre toit aux conditions météorologiques, et son étanchéité, de par sa pente.

Vous trouverez ici les principales définitions que vous devez maîtriser pour tout comprendre en lien avec la construction d’une toiture, ainsi que des conseils pour que vous puissiez construire un toit fonctionnel ou rénover une charpente de toiture.

Cet article présente également les 8 étapes de construction d’une charpente de toiture double-pente (ou d’une charpente de toiture monopente), ainsi que le moyen d’évaluer le prix d’un tel travail.

Nous ne traiterons pas des modalités de réalisation d’une charpente de toiture octogonale ou d’une charpente de toiture arrondie, leur complexité demandant l’assistance de professionnels.

La charpente de toiture en bois

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Voici les éléments d’une charpente dans le sens de répartition de la force verticale qu’ils doivent supporter:

• Les chevrons: ce sont de fines poutres en bois qui supportent la couverture de la toiture. Ils se fixent sur les pannes dans le sens de la pente du toit (disons verticalement).

• Les liteaux: très longues, mais peu épaisses, ces pièces de bois se posent parallèlement aux pannes, pour aider les chevrons à soutenir la couverture du toit.

• Les pannes : il s’agit de trois poutres qui s’étendent horizontalement pour former la structure de chaque pente.

• La panne faîtière forme le sommet du toit.

• La panne intermédiaire (également appelée ventrière) se situe au milieu de la pente.

• La panne sablière constitue la fin de la pente. Sa présence permet d’équilibrer la poussée des fermes, que nous allons évoquer.

Il faut donc compter cinq pannes dans la structure : une centrale, puis deux par pente. Si vous avez déjà vu des charpentes, vous comprendrez bien qu’il manque encore quelques poutres pour renforcer la structure et la rendre capable de supporter le poids de la neige ou la force du vent. Il s’agit des fermes. La ferme est la pièce centrale de la structure :

• Les fermes : il s’agit d’assemblages triangulaires qui tiennent la structure de la charpente, pour éviter qu’elle ne s’affaisse. Chaque ferme se compose de plusieurs pièces.

• Les arbalétriers : ce sont des poutres qui s’installent dans le sens de la hauteur, comme les chevrons. À deux, ils forment les pentes du toit.

• L’entrait : c’est une poutre horizontale qui forme la base du triangle permettant de soutenir le toit. L'entrait peut être simple, oblique ou retroussé.

• Le poinçon : il s’agit d’une poutre placée verticalement ayant la même fonction qu’un mur porteur. Elle monte de l’entrait jusqu’à la faîtière.

• Les contrefiches : il s’agit de poutres qui lient le poinçon aux arbalétriers. Elles renforcent encore la structure de la ferme en faisant la forme d’une équerre. Cet équerrage est considéré comme stable avec des contrefiches posées à 55°. En dessous de 45°, elles sont structurellement inutiles.

• L’échantignole: il s’agit d’une pièce en bois qui soutient la panne depuis l’arbalétrier, l’aidant à supporter les chevrons et la couverture du toit.

• La jambe de force : élément comparable à la contrefiche, ayant pour but de renforcer l’entrait dans certains types de ferme.

• Le faux entrait : placé également entre les arbalétriers, plus haut que le faux entrait, il peut renforcer la résistance de la charpente à la compression verticale (neige importante ou glace).

L’ensemble de ces pièces va former la charpente, qui sera posée soit sur des poteaux, soit sur des murs porteurs. Bien que nous ayons vu les principales pièces formant la charpente, il en existe encore d’autres, selon les types de fermes de toit réalisées.

Comment réaliser le plan de votre charpente

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Entre la charpente d’une cathédrale et la charpente d’une toiture monopente, il y a tout un monde. Tant que vous ne cherchez pas à réaliser une charpente pour toiture arrondie ou pour toiture octogonale, mais bien une charpente à un ou deux pans, vous devriez vous en sortir seul, avec quelques connaissances de base.

En étudiant les éléments de la charpente, vous avez déjà compris que votre toiture repose en fait sur la forme d’un simple triangle, appelée « ferme ». Il est important de connaître l’angle du toit que vous désirez avant de commencer votre plan.

Comment calculer l’angle du toit?

L’angle du toit, appelé chez nos voisins américains le roof's pitch, peut se calculer très facilement avec le calculateur présent sur ce site, dans l’unité de mesure qui vous conviendra le mieux (mètre ou pouce, degré ou radian).

En pouces, la pente minimum de votre toiture doit être de 4/12.  La pente de la toiture sera alors de 33.3%. Une inclinaison moins importante sans couverture de toiture étanche (adaptée aux toits plats) mènera à des infiltrations d’eau causées par le vent renvoyant la pluie sous les bardeaux.

Néanmoins, le degré de la pente prend tout son sens dans un pays comme le Canada, soumis à de fortes chutes de neige et à la formation de glace. En effet, plus le toit est incliné, moins la neige s’accumule sur la toiture, ce qui limite le risque d’effondrement de la toiture.

Ainsi, un toit conventionnel présentera une pente pouvant aller jusqu’à 75%, soit 9/12. Maintenant que vous avez décidé de l’angle de votre toiture, il vous reste à savoir si vous voulez inclure ou non une ouverture dans la toiture pour y ajouter une fenêtre (Velux).

Réaliser une ouverture dans la charpente

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Une ouverture crée par définition une faiblesse dans la structure de la charpente. Pour y remédier, il est nécessaire de prévoir la mise en place de chevêtres (autrement dit de poutres) qui vont créer le cadre de cet espace vide dédié à la fenêtre, appelé enchevêtrure.

Ces chevêtres vont venir en renfort pour les chevrons, qui auront été coupés pour créer l’espace nécessaire à la fenêtre. Leur épaisseur dépend directement du poids qu’elles vont devoir supporter.

Les ouvertures simples se font en coupant au maximum trois chevrons. Au-delà de ce chiffre, les ouvertures doivent être calculées par un ingénieur, qui déterminera le renforcement à mettre en place, notamment lorsqu’il s’agit d’intégrer un chien-assis.

Installation d’une charpente traditionnelle pour le toit

Généralement, ce n’est pas vous qui allez faire l’achat des poutres et construire vous-même vos fermes de toit. Elles sont réalisées en usine, selon vos plans, et vous n’aurez plus qu’à les assembler sur votre terrain.

Si vous réalisez vos fermes de toit par vos propres moyens, assurez-vous qu’elles soient exactement identiques, autrement ni votre toit, ni votre plafond ne seront droits. Vous aurez alors de graves problèmes pour poser la couverture en bardeaux de la toiture et les plaques de placoplâtre pour le plafond intérieur.

• Étape 1 : Marquez l’emplacement des fermes de toit sur les sablières. Les fermes de toit s’installent tous les 24 po (60,94 cm) sur les sablières. Vous devez donc marquer vos sablières à ces distances.

• Étape 2 : Installez les fermes de toit de départ et les pignons. Sur votre terrain, montez les deux fermes marquant les extrémités de votre toiture, puis ajoutez les pignons. Certains fabricants peuvent ajouter des contreventements temporaires pour mieux stabiliser les fermes.

• Étape 3 : Ajoutez aux fermes les morceaux de bois permettant l’application du fascia. Le fascia est la poutre qui termine la pente de votre toiture. Sa présence est principalement esthétique, mais elle supporte également le dernier chevron de votre toiture. Les morceaux de bois à ajouter à chaque ferme font 2” x 4” ou 2” x 6”.

• Étape 4 : Enlevez les fermes de toit en les stabilisant à l’aide des contreventements temporaires. Ce sont des planches de 2” x 6” qui permettent de soutenir la structure des fermes de toit jusqu’à ce que l’ensemble des fermes soient installées. L’élévation des fermes de toit doit être faite à l’aide d’une grue. C’est à ce moment que les fermes de toit vont être fixées sur les trois sablières. Cette manœuvre demandera la participation de trois personnes, auxquelles s’ajoutent le grutier : deux personnes se chargeront de la fixation des fermes sur les pannes (un par pente) et une personne dirigera les fermes à l’aide d’une corde.

• Étape 5 : Fixez les fermes de toit sur la charpente d’un mur porteur. À l’aide de la grue, posez la charpente sur les murs porteurs et fixez-y la première ferme de toit.

• Étape 6 : Fixez les fourrures. Les fourrures sont des montants de 1 x 3 x 25,5 qui permettent de faire tenir les fermes ensemble.

• Étape 7 : Fixez les fascias sur les bords du toit.

• Étape 8 : Terminez la charpente en fixant le diaphragme du toit.

Le diaphragme est un élément de la charpente permettant de supporter les charges horizontales (torsion, cisaillement). Pour le réaliser, on peut ajouter des panneaux 4' x 8' cloués en contreplaqué ou de type OSB, qui viennent se fixer au platelage.

La résistance horizontale sera également renforcée dans une maison d’habitation par l’installation d’un plancher. Celui-ci participe à la transmission des forces horizontales vers les murs porteurs, puis vers les fondations.

Vous avez un projet de rénovation de toiture à réaliser sous peu? Consultez notre article LA checklist des étapes à suivre : guide de rénovation de toiture.

Charpentes: les prix

Le prix de votre charpente va entièrement dépendre de la taille de votre toiture et du nombre de pièces de bois que vous allez devoir installer pour réaliser la structure.

Les pièces de bois des fermes de toit sont reliées entre elles grâce à des connecteurs métalliques qui coûtent 1$ la pièce. Chaque ferme de toit peut comprendre jusqu’à 20 jonctions, soit 20$ par ferme.

Sachant que vous devez placer une ferme tous les 24 po (60,94 cm), il ne vous reste plus qu’à calculer combien de fermes vous avez besoin pour réaliser votre toiture. Pour une maison de 24 pieds (7,31 m) de longueur, vous utiliserez 13 fermes. À cela s’ajoute maintenant le type de ferme que vous souhaitez réaliser :

• Ferme KingPost : 4 planches;

• Ferme MonoPitch (charpente toiture mono-pente) : 7 planches;

• Ferme Fink : 7 planches;

• Ferme Attic : 6 planches;

• Ferme Scissors : 7 planches.

Pour la ferme Parallel-Chord, mieux vaut ne pas l’utiliser au Québec, en raison des conditions météorologiques. Nous faisons donc l’impasse sur les fermes de ce type de toiture. Ainsi, vous constatez qu’il vous faut entre 4 et 7 planches par ferme, aux longueurs variant selon s’il s’agit d’arbalétriers, d’entraits, de poinçons ou de contrefiches.

Vous n’avez pas encore le nombre de chevrons, qui se calcule selon la formule suivante :

D (largeur d’un pan de toiture) / E (entraxe) = nombre de chevrons, toujours arrondi à l’entier supérieur.

Qu’est-ce que l’entraxe?

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L’entraxe, notée E, correspond simplement à l’écartement choisi entre chaque chevron. Il dépend de la couverture que vous allez installer sur votre toiture. Des bardeaux ne demandent pas la même résistance que de l’ardoise, qui ne demande pas la même résistance que des tuiles en terre cuite. Il en va évidemment de même si vous prévoyez la construction d’une charpente de toiture pour supporter un toit en verre.

Pour être sûr de ne pas vous tromper, sachez que les chevrons sont normalement espacés de 16 po (40 cm) à 24 po (60 cm) :

• 16 po pour une couverture lourde (de type tuile);

• 24 po pour une couverture légère en toiture métallique préformée.

Pour une toiture de 24 pi (7,31m), cela fait 19 chevrons par pan, soit 38 chevrons pour l’ensemble de la toiture. Cela implique donc:

• 13 fermes;

• 260 connecteurs métalliques;

• entre 52 et 91 poutres pour les fermes;

• 3 poutres pour les pannes,

• 38 chevrons.

En fonction de leur taille (largeur, longueur, épaisseur), chaque planche coûte entre 5$ (1” x 4” x 8’) et 52$ (2” x 12” x 12’). À cela s’ajoute la fluctuation des prix du bois. À titre d’exemple, entre 2016 et 2018, le coût du bois d’oeuvre de charpente a connu une augmentation de 34%.