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Quel matériau choisir pour la réalisation d’une toiture, par exemple ? La plupart des concepteurs et des entrepreneurs optent pour le bois depuis la nuit des temps. A juste titre ! Le bois de construction a évolué et s’est diversifié, ces dernières décennies, de manière à offrir des perspectives d’avenir plus que prometteuses.

Bois résineux pour le bois de construction
Les espèces les plus couramment utilisées en Belgique pour le bois de construction sont :

• le douglas d’Europe, en provenance de France, d’Allemagne et de Belgique ou l’Oregon pine, en provenance d’Amérique du Nord (Pseudotsuga menziesii) ;
• l’épicéa de Belgique et des pays limitrophes et l’épicéa du Nord, en provenance de l’Europe du Nord (Picea abies) ;
• le pin de Belgique et/ou des pays limitrophes et le pin du Nord, en provenance de l’Europe du Nord (Pinus sylvestris).

Le choix de l’espèce dépend de différents paramètres :

• Solidité
  Le bois pour la toiture doit, tout d’abord, être suffisamment solide. Pour les espèces résineuses, la STS 04 détermine la classe de résistance : S4, S6, S8 ou S10. A partir du 01/09/2009, la norme NBN EN 14081 est la référence pour le marquage CE du bois de construction. Les bois feuillus doivent présenter un module d’élasticité d’au moins 9000 N/mm² et une stabilité dimensionnelle suffisante.
• Durabilité
  Le bois de toiture n'entre pas en contact avec le sol, n'est pas exposé aux intempéries ni au délavage et n'est humidifié qu'occasionnellement et temporairement (classe de risque 2 selon la norme NBN EN 335). Les insectes et l'humidité constituent les principales menaces. Les résineux doivent donc toujours être préservés suivant le procédé A2.1. Cette préservation n'est pas nécessaire pour les bois feuillus à condition que les sections soient exemptes d'aubier et que l'espèce soit de classe de durabilité naturelle III ou mieux.

Résistance au feu
En savoir plus (doc)

Planches, madriers et poutres pour la charpenterie ?
Découvrez les exigences et les spécificités techniques

Toitures en bois : traditionnelles versus modernes
En savoir plus sur la construction de toitures traditionnelle et de haute technologie

Ventilation et isolation de toitures
En savoir plus sur la ventilation des toitures à versants (doc)
En savoir plus sur l’isolation thermique des toitures plates (doc)
Isolation thermique des toitures à versants existantes (doc)

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Planches, madriers et poutres pour la charpenterie

Les types STS 31 Charpenterie (édition 2008) (télécharger STS 31)  et STS 04.1 Bois de structure (édition 2008)  (télécharger STS 04.1) précisent les spécifications techniques.

Préservation du bois 
Avant sa mise en œuvre sur chantier, le bois de charpente doit recevoir un traitement préventif contre les attaques d'insectes et de champignons (procédé A2.1). Cette préservation doit être réalisée dans une station disposant d'un agrément technique. La station doit attester le traitement par un certificat joint à la facture ou au bon de livraison. Si le bois entre en contact avec une toiture métallique par exemple, il est conseillé de suivre les règles de prévention.
En savoir plus sur la préservation du bois
En savoir plus sur la corrosion des métaux par le bois (doc)

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Marquage CE
L’Europe aussi a précisé le marquage des planches, des madriers et des poutres pour la charpenterie dans la norme EN 14081 et les STS 04.1 Bois de structures (édition 2008). Le marquage CE distingue différentes classes de résistances :

• C16 correspond à la qualité minimale et est très utilisée pour les constructions non visibles ;
• C18 et C24 pour les constructions visibles ;
• C30 dans des cas exceptionnels où les exigences esthétiques jouent un rôle important.

Quelle classe de résistance pour quelle espèce ?
Voici quelques normes de classement courantes :

norme de classement	espèce de bois	classe de résistance
BS 4978 (2007)	épicéa, pin		C16		C24
NF B 52-001 (2007)	épicéa, pin, douglas			C18	C24	C30
DIN 4074 (2008)	épicéa, pin, mélèze		C16		C24	C30
INSTA 142 NEN 5499 (2007)	épicéa, pin, mélèze, sapin	C14		C18	C24	C30
STS 04.1 (2008)	Epicéa, pin, mélèze, douglas		C16	C18	C24	C30

Nomenclature du bois de charpenterie
La norme STS 04 Bois détermine également une nomenclature pour les résineux européens et non européens. Elle attribue aux espèces un code à quatre lettres selon la norme EN 13556 (2003).
Consultez les codes à quatre lettres du bois de charpenterie (doc)

Dimension du bois de charpenterie
En savoir plus sur les dimensions courantes des résineux (doc)

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Toiture traditionnelle

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Toiture traditionnelle

Une charpente en bois traditionnelle se compose de :

• fermes;
• pannes;
• chevrons;
• contre-lattes ;
• liteaux.

Charpentes
Tant pour les combles aménageables que non aménageables, les espèces (résineuses) courantes disponibles dans le commerce conviennent pour les charpentes. Tenez compte de la poussée latérale sur les points d’appui, des contreventements, de la transmission des efforts au gros œuvre et des assemblages utilisés. Un calcul sur mesure n’est pas superflu.

A l’heure actuelle, les charpentes « légères » ou charpentes industrialisées sont particulièrement populaires. Elles se composent d’éléments de bois raboté avec une section réduite et assemblés au moyen de connecteurs métalliques.

Pannes
Dans le cas d’une toiture inclinée, l’orientation, l’inclinaison et les matériaux utilisés déterminent la section de bois qui se prête le mieux aux pannes. Pour connaître la distance maximale à maintenir entre les pannes, référez-vous au tableau de portées Pannes pour les toitures inclinées établi sur la base de l’Eurocode 5 et ENV 1995-1-1 et tenez compte des conditions secondaires suivantes :

• résineux de qualité S8 suivant STS 04 ou C24 ;
• maximum 18 % d’humidité du bois à la pose ;
• inclinaison de 40° ;
• charges : avec la neige = 0,5 kN/m² ; avec le vent = 0,8 kN/m² ;
• poids propre 0,65 kN/m² (avec des tuiles normales, isolation, plafonds en panneaux) ;
• pannes rigides uniquement sur la face perpendiculaire à la face de la toiture ;
• les charges sur la face de la toiture doivent être transmises de façon appropriée vers une sablière dûment ancrée ;
• les pannes reposent sur deux points (pas d’encorbellement, travaillant en flexion simple).

Overspanningstabel Gordingen voor hellende daken

Section nette	75x220 mm		75 x 195 mm		63x170 mm		63x145 mm
Critère	1	2	1	2	1	2	1	2
Distance d’axe en axe
1,40 m	4,50	5,30	4,00	4,70	3,30	3,90	2,80	3,30
1,60 m	4,30	5,10	3,80	4,50	3,10	3,70	2,70	3,10
1,80 m	4,10	4,90	3,70	4,30	3,00	3,50	2,60	3,00
2,00 m	4,00	4,70	3,50	4,20	2,90	3,40	2,50	2,80
2,20 m	3,80	4,50	3,40	4,00	2,80	3,20	2,40	2,70
2,40 m	3,70	4,30	3,30	3,70	2,70	3,00	2,30	2,60

Chaque section est divisée en deux colonnes. Elles donnent les valeurs en fonction des dégâts causés au chevron par le fait d’excéder la flèche de 1/300 pendant 5 % de la période de référence.

• Les dégâts sont importants (ex. une rupture) ?
  Le calcul 1 d’une combinaison de charges qui survient rarement :
  poids propre + neige + 0,3 x le vent ou le poids total propre + 0,3 x la neige + le vent
• Les dégâts sont légers (ex. fissuration du plafond, dégâts esthétiques) ?
  Le calcul 2 d’une combinaison de charges :
  poids propre + 0,3 x le vent.

Chevrons, contre-lattes et liteaux
Les chevrons, la sous-toiture, les contre-lattes et les liteaux assurent le soutien de la toiture. Quelles sont les dimensions requises pour les chevrons en fonction de la distance maximale entre les pannes ? Le tableau Chevrons pour toitures inclinées offre un aperçu de la distance maximale entre les pannes (en mètres) :

Section nette des chevrons	70x90 mm	36x90 mm	63x70 mm	36x70 mm	36x140 mm	60x60 mm
Chevrons d’axe en axe
40 cm	2,4	1,6	1,8	1,2	3,0	1,4
60 cm	2,2	1,5	1,7	1,1	2,6	1,3

Ce tableau donne les entre-distances des pannes en fonction des sections des chevrons selon EC5 + NAD (NBN-ENV 1995-1-1 / 1993 NAD). Les combinaisons de charges sont conformes à ECI + NAD (NBN-ENV-1991 NAD).

Les chevrons se conforment aux exigences suivantes :

• les tensions sont inférieures à la tension de calcul lors d’un changement maximal,
  c’est-à-dire une combinaison du poids propre, la neige, le vent et une charge ponctuelle de 150 daN ;
• la flèche permanente est limitée à 1/300 de la portée lors d’un changement exceptionnel,
  c’est-à-dire la somme du poids propre, le vent et 0,3 x la neige.

Contre-lattes
Sur la sous-toiture, des contre-lattes sont appliquées parallèlement aux chevrons. Etant donné qu’elles sont en principe supportées sur toute la longueur par les chevrons, leur section n’est pas définie en fonction de leur force portante, mais de la hauteur nécessaire pour assurer une bonne évacuation de l’eau et de la poussière dans la sous-toiture. Suivant les Notes d’Information technique du CSTC, la hauteur des contre-lattes doit se situer entre 15 et 26 mm. Elles auront de préférence 30 mm de largeur ou plus, de façon à éviter que le bois ne se fende au clouage.

Liteaux
Les liteaux sont calculés en fonction du poids des tuiles et de l’entre-axe des chevrons de support.

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Applications de haute technologie

Les toitures traditionnelles sont bien sûr toujours d’actualité. Mais elles ont leurs limites. Les assemblages par exemple (clouage, boulonnage…) déterminent souvent la section de bois nécessaire. Les dimensions maximales sont en outre généralement limitées à six mètres. La construction d’une toiture classique requiert aussi de nombreuses heures de travail sur chantier et dépend des conditions météorologiques. Le secteur du bois a donc contourné les inconvénients avec une série de nouveaux développements dans le domaine du bois de construction :

• bois lamellé-collé;
• bois reconstitué;
• charpentes industrialisées ;
• panneaux de toitures préfabriquées.

Bois lamellé-collé
La technique qui consiste à assembler des lamelles de bois et à les coller existe depuis plusieurs siècles déjà. Elle permet des portées jusqu’à 150 mètres et des structures géométriques complexes. Le bois lamellé-collé présente de nombreux avantages :

• qualité uniforme : les défauts et les imperfections sont éliminés en réassemblant les éléments de bois ;
• haute résistance au feu des éléments de section massive ;
• rapport favorable entre solidité et poids propre ;
• transport aisé ;
• bonne résistance aux matières agressives (substances chimiques).

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Convient aussi pour l’extérieur
Le bois lamellé-collé peut également être utilisé à l’extérieur. Il doit toutefois être protégé au préalable architecturalement, par un débordement de part et d’autre de la poutre par exemple. L’espèce de bois utilisée doit aussi être suffisamment durable (classe de durabilité I à III). Si ce n’est pas le cas, il est conseillé d’appliquer un traitement de préservation selon le procédé A3. Les applications extérieures avec du bois lamellé-collé exigent une bonne finition et un entretien régulier.
En savoir plus sur le bois lamellé-collé (doc)

Bois reconstitué
La technique de fabrication du bois reconstitué est assez proche de celle du LVL et de l’OSB.
En savoir plus sur le bois reconstitué (doc)

Charpentes industrialisées
Les charpentes industrialisées en bois sont des éléments structurels, constitués d’éléments en bois préservé, assemblés au moyen de connecteurs métalliques. Ces connecteurs, produits en perforant une plaque métallique de façon à obtenir des extrémités pointues qui se dressent et qui s’ancrent solidement dans le bois lors de l’assemblage, sont appliqués de façon parfaitement symétrique des deux côtés de l’assemblage à réaliser. Le certificat ATG garantit non seulement la qualité et le respect des normes de production et d’installation, mais également la résistance à l’arrachement et au cisaillement des connecteurs. Les charpentes industrialisées présentent de nombreux avantages :

• préfabrication contrôlée (assemblage, préservation, tolérances admises, entreposage, transport) ;
• montage rapide ;
• convient pour divers types de toitures, avec combles aménageables ou non ;
• convient pour des toitures très complexes ;
• placement répétitif de sections relativement réduites possible avec une distance d’axe en axe de 40 à 60 cm.

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Panneaux de toiture préfabriqués
Dans le cas de panneaux de toiture préfabriqués, les chevrons, l’isolation entre les chevrons et le voligeage de la face inférieure et supérieure sont assemblés en un ensemble. Il existe différentes techniques d’assemblage : le pistolage à froid au moyen de mousse isolante avec, comme finition, un profil appliqué sur la face inférieure ou le profilage des chevrons de rive, combiné ou non avec l’insertion d’un tasseau.

L’offre de panneaux de toiture préfabriqués est vaste. Tant les panneaux de la face inférieure que supérieure permettent l’intégration de divers matériaux et degrés de finition. Des solutions acoustiques ou ignifuges sont également possibles.

Les panneaux de toiture préfabriqués représentent un gain de temps considérable, car vous pouvez poser simultanément la structure, l’isolation et la finition, ce qui réduit aussi au minimum les erreurs de mise en œuvre.

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