Les architectes et les ingénieurs en structure considèrent le triangle comme l'une des configurations les plus stables en construction. Une ferme est précisément une structure composée d'éléments de forme triangulaire. En assemblant plusieurs fermes selon des conceptions variées, les ingénieurs édifient des ouvrages plus vastes : la géométrie triangulaire confère à l'ensemble une résistance accrue.
La ferme plane
La ferme plane est une structure bidimensionnelle qui s'inscrit dans un seul plan. Elle sert typiquement à réaliser des toitures, des planchers et des ponts. La hauteur séparant les membrures supérieure et inférieure parallèles en fait une solution particulièrement efficace : une poutre pleine de même hauteur alourdirait la structure et en augmenterait considérablement le coût.
Parmi les fermes planes les plus répandues figure la ferme à versants, dont la silhouette générale est triangulaire et qu'on utilise fréquemment pour les charpentes de toit. La ferme à membrures parallèles, souvent appelée ferme plate, apporte quant à elle rigidité et stabilité aux constructions de planchers.
La ferme spatiale
La ferme spatiale est une structure tridimensionnelle constituée de tétraèdres indéformables, chacun étant formé de six barres assemblées par articulation sur quatre nœuds. Reliés entre eux, ces modules tétraédriques constituent couramment l'ossature d'ouvrages tels que les pylônes de lignes électriques ou les tours de guet forestières.
La ferme Pratt
L'une des fermes planes les plus populaires demeure la ferme Pratt, brevetée en 1844 par deux ingénieurs des chemins de fer. Particulièrement adaptée au soutien de charges verticales statiques permanentes, elle s'est révélée très utile dans la construction de ponts. Elle a également traversé l'évolution des matériaux de construction, passant du bois à la fonte, puis enfin à l'acier.
En 1903, les frères Wright construisirent leur avion, le Wright Flyer, en épicéa et frêne recouverts de mousseline ; leur appareil reposait sur des fermes Pratt, dont la légèreté, la solidité et la souplesse contribuaient à réduire la traînée aérodynamique.
La ferme en arc
Durant la Seconde Guerre mondiale, les ingénieurs mirent au point la ferme en arc afin de soutenir les toits incurvés des hangars à avions et d'autres bâtiments militaires. Malheureusement, ce type de charpente s'est acquis une réputation dangereuse en raison de son instabilité et du risque d'effondrement qui en découle : lors d'incendies, plusieurs pompiers ont perdu la vie sous des toitures qui se sont effondrées.
Ces fermes connurent une grande vogue dans la construction de ponts durant les années 1870, avant de disparaître progressivement à cause de problèmes structurels. Aujourd'hui, il n'en subsiste que très peu d'exemplaires, ce qui en fait le type de ponts à fermes le plus rare au monde.
Un choix dicté par les besoins
Le choix du type de ferme dépend ainsi de nombreux facteurs : portée à franchir, nature des charges, matériaux disponibles et destination de l'ouvrage. De la simple charpente de maison au pont métallique, ces structures triangulaires demeurent un pilier fondamental du génie civil moderne.
Source : https://jardin.98905.com/building-remodeling/architecture/1007031933.html