Qu'est-ce qu'une ferme ?
Une ferme est une structure composée d'un réseau ou d'un treillis de triangles qui confèrent rigidité et résistance aux portées ou aux poutres, principalement dans les toits ou les planchers. Les fermes ont toujours été largement utilisées dans les ponts en bois, ainsi que dans certains ponts en acier. La construction en treillis offre sa résistance grâce à la forme triangulaire.
Un triangle, avec ses trois côtés et ses trois nœuds, voit ses mouvements limités : c'est précisément ce qui procure la rigidité supplémentaire exigée par la plupart des structures. Ce n'est pas le cas d'une structure rectangulaire ou carrée, qui peut se déformer en parallélogramme sous l'effet des forces et des pressions appliquées. Ces dernières nécessitent donc un contreventement triangulaire supplémentaire pour répondre aux besoins structurels. Souvent, un élément diagonal est ajouté à ce type de conception afin de former deux triangles et de bénéficier de la résistance accrue du contreventement triangulaire.
Composition des fermes
Les fermes sont constituées d'éléments droits assemblés par des articulations au niveau des nœuds où ils se rencontrent, formant ainsi un contreventement triangulaire. Trois types d'éléments composent toute ferme : les éléments horizontaux, appelés entraits ou membrures horizontales, et les éléments verticaux, appelés diagonales et montants. Ces éléments travaillent soit en traction, soit en compression, tout en autorisant un mouvement restreint au niveau des nœuds.
Le contreventement triangulaire s'utilise de nombreuses manières dans différentes structures et constitue géométriquement la méthode la plus efficace pour soutenir une toiture ou un plancher. Architectes et ingénieurs conçoivent les fermes de diverses façons afin d'assurer rigidité et soutien, tout en apportant une valeur esthétique à l'ouvrage final.
Conception des fermes
La variété des conceptions de fermes est presque infinie. Toutefois, les deux modèles les plus courants sont la ferme à pente, principalement utilisée pour les toits, et la ferme plate ou parallèle, principalement employée pour les planchers.
La ferme à pente est construite sous forme triangulaire, ce qui permet d'édifier des toits présentant une certaine inclinaison ou un angle de pente donné.
La ferme parallèle utilisée pour les planchers comporte deux entretoises extérieures parallèles, tandis que les triangles internes soutiennent les côtés, car ils sont interconnectés et limitent les mouvements latéraux. Les fermes de plancher sont essentiellement conçues pour la résistance et le soutien.
La ferme de toiture
Les fermes utilisées en toiture sont souvent conçues pour leur attrait esthétique. Le climat constitue un facteur déterminant, car la ferme doit offrir différents niveaux d'isolation ainsi qu'une protection contre la vapeur d'eau. Les types de fermes de toit les plus répandus sont la ferme à entrait abaissé, la ferme à talon relevé, la ferme en ciseaux et la ferme à entraits parallèles. D'autres facteurs entrent également en jeu dans la conception d'une ferme de toit : les préférences personnelles et des considérations pratiques telles que le budget et la conception globale de la structure.
Ferme à talon relevé et ferme à entrait abaissé
La ferme à talon relevé est la conception la plus économe en énergie actuellement disponible. Elle ménage un espace suffisant pour une isolation généreuse et crée une barrière efficace contre la vapeur d'humidité. Une telle barrière est essentielle pour prévenir la condensation potentiellement dommageable, les moisissures, le mildiou et la pourriture sèche. En raison de ses coûts de fabrication élevés et de l'isolation supplémentaire requise, il s'agit de l'option la plus onéreuse, généralement privilégiée dans les climats froids.
La ferme à entrait abaissé est similaire à la ferme à talon relevé : elle est étanche à l'air et laisse de la place pour une isolation supplémentaire. Les constructeurs choisissent généralement cette option lorsque le plafond intérieur est très haut et potentiellement instable sans un bon contreventement, mais la hauteur additionnelle, le bardage et l'isolation augmentent le coût global de la construction.
Ferme en ciseaux et ferme à entraits parallèles
Les plafonds cathédrale nécessitent souvent une ferme en ciseaux. Sa forme et sa conception éliminent le besoin d'une poutre porteuse de soutien et d'un mur porteur. Cette configuration augmente toutefois le coût de l'isolation des combles ainsi que les frais de main-d'œuvre liés à la construction.
Autre possibilité pour les plafonds cathédrale : la ferme à entraits parallèles. Elle permet la mise en œuvre la plus simple de l'isolation des combles, mais elle exige des supports en acier et en bois conçus sur mesure pour la structure, ce qui fait grimper les coûts. À long terme, les effets thermiques des entretoises en acier nuisent à l'efficacité énergétique, car l'acier absorbe davantage de chaleur que ne le feraient des entretoises en bois ; les frais de refroidissement de la bâtisse s'en trouvent donc accrus.
Source : https://jardin.98905.com/building-remodeling/architecture/1007032435.html