CHAPITRE V

131. Les fermes étant destinées à soutenir le faîtage, les pannes , et par conséquent le poids entier de la couverture, on ne saurait apporter trop de soin dans leur composition.

Nous avons déjà exposé au numéro 16 les principes généraux qui doivent diriger dans cette étude , et nous allons lâcher de rendre cette théorie aussi complète que le.

132. La pente qui convient à un comble dépend de la charge plus ou moins forte qu'il doit supporter. Il faut donc donner plus de pente à ceux qui doivent être couverts en matériaux d'un grand poids

Dans les climats septentrionaux on donne plus de pente aux combles , afin qu'ils puissent résister plus facilement au poids de la neige, et en faciliter la chute au moment du dégel.

Cependant, il faut remarquer, que si un comble trèsélevé soutient mieux le poids de la neige, il est plus exposé à être renversé par le vent.

133. Nous avons vu (18 ) que la ferme la plus simple se compose de deux arbalétriers et d'un tirant. Le triangle formé par cette combinaison serait invariable de forme , et suffirait dans tous les cas, si aucune des trois pièces ne pouvait ployer ou se rompre , mais il n'en est pas ainsi ; le tirant, placé dans une position horizontale, fléchirait

inévitablement s'il n'était soutenu par suspension , au moyen de rétrier en fer qui termine Ja partie iuférieure du poinçon [fig. 7, PL jg).

134.. Les liens zx ont pour but de soutenir les arbalétriers et de les empêcher de céder sous le poids de la couverture. La position de ces liens n'est pas indifférante , ils doivent soutenir Les arbalétriers le plus près possible des points où aboutissent les pannes.

135. Quelquefois {fig. 9), au lieu des liens dont nous vêlions de parler, on place une pièce horizontale ac, nommée entrait, soutenue par deux sous- arbalétriers au, co. Ces trois pièces , avec le tirant , forment un trapèze dont les angles supérieurs doivent être le plus près possible des points où aboutissent les pannes.

Si le tirant n'était pas soutenu il devrait être armé» oui du moins il faudrait lui donner un plus fort équarrissage.

136. Si la ferme a une grande portée, il faut soutenir le tirant par un élrier ou par une tringle mn , attachée à l'extrémité inférieure du poinçon.

137. Si on veut, au contraire, conserver libre l'espace qui est au-dessous de l'entrait {fig. 4), on place les poinçons ax, cz , terminés à leurs parties inférieures par des étriers qui soutiennent le tirant.

On peut attacher solidement les poinçons aux arbalétriers par des liens en fer, représentés en perspective et en projection sur les figures 17, 18, 22 et 23.

138. On augmenterait beaucoup la force de la ferme précédente en remplaçant les trois poinçons par des moiscs

pendantes ac, vu, zx (fig. 13 et 12). On éviterait de cçtte manière les coupes obliques résultant de l'assemblage des poinçons avec l'entrait et les sous- arbalétriers.

139. S'il n'existait aucune raison pour conserver l'espace rectangulaire qui est au-dessous de l'entrait, on pourrait y placer (fig. 6) une croix de Saint- André , dont les deux parties entaillées à mi-bois, pourraient avoir leurs points d'appui sur le tirant, pourvu que ce soit le plus près possible des moi ses pendantes.

Toutes les pièces de cette-ferme sont disposées de ma* nière à. former des points d'appui au-dessous de chacune des deux rangées de pannes établies sur les pentes du comble.

HO. La ferme représentée par la fig. 14, aurait une très-grande force. Par l'addition des deux arbalétriers auxiliaires zx, vu, on aura en quelque sorte une ferme double , dont toutes pièces seront solidement reliées par les trois moises ac* mp> nq, qui partagent les arbalétriers en parties égales.

141. Le même système est appliqué à la ferme représentée {fig- 16), dans laquelle il y a deux rangées de pannes, situées aux points qui partagent chacun des arbalétriers en trois parties égales. Toutes les pièces sont reliées par cinq moïses, dirigées de manière que les deux moises les plus voisines du fattage partagent le tirant en trois parties égales.

Les arbalétriers auxiliaires ont principalement pour but de décomposer toutes les poussées en deux forces horizontales agissant suivant la longueur du tirant.

UA. La ferme représentée (fig. 21), est une application modifiée du principe précédent. Chaque panne cor-

respond à un poinçon, à l'exception des premières sur chaque pente , qui sont suffisamment soutenues par les doubles arbalétriers. On pourrait d'ailleurs , si le comble avait une très-grande portée, ajoufer les pièces horizontales indiquées par des points sur la figure.

143. En général, on peut rapporter la composition des fermes à deux systèmes principaux.

Dans le premier , le triangle formant le contour de la ] ferme, est décomposé en d'autres triangles plus petits dont les cotés sont autant que possible parallèles aux arbalétriers , aux poinçons ou au tirant.

Dans le second , la plus grande partie des pièces de bois qui composent la ferme, concourent vers les deux extrémités du tirant.

Quel que soit le système que Ton adoptera , on pourra toujours obtenir autant de force que l'on voudra , en plaçant des pièces de bois partout où il y aura quelque effort à détruire.

La forme triangulaire des fermes étant invariable par elle même, il ne reste plus, lorsqu'on a déterminé l'inèlinaison des pentes, qu'à rechercher pour chaque pièce :

1° Quels sont les points les plus exposés à la rupture ou à la flexion.

2° Quelle est la direction et ïintensitè des forces qui peuvent occasionner cette rupture. Et lorsque ces deux causes de destruction seront reconnues , il sera facile de les faire disparaître par l'addition de nouvelles pièces suffisamment fortes et convenablement dirigées.

Ainsi, par exemple, les poinçons étant sollicités par des forces qui tendent à allonger leurs fibres , sont toujours placés dans la position la plus favorable , et leur épaisseur

dépendra de la dimension et du nombre des mortaises qu'il est nécessaire d'y creuser pour l'assemblage des arbalétriers, des liens et des faîtages.

Les tirants et entraits au contraire , étant toujours horizontaux., sont placés dans la position la plus défavorable que Ton puisse donner à une pièce de bois. C'est pourquoi il faut éviter avec soin toutes les pressions verticales qui pourraient agir sur eux à une distance un peu grande des points d'appui. On devra, au contraire, profiter de toutes les occasions de les rattacher par suspension, à quelques parties supérieures de l'édifice; et lorsqu'il sera impossible de recourir à ces moyens, on établira en dessous quelques soutiens le plus rapprochés qu'il sera possible , du point qui est le plus exposé à la rupture.

Si on ne considère que la direction, les arbalétriers moins favorablement placés que le poinçon , seraient cependant mieux disposés que le tirant, pour résister à la rupture Mais le poids quelquefois énorme de la couverture doit appeler toute l'attention du constructeur sur ces deux pièces, qui , par la nature de leurs fonctions, deviennent, après le tirant, les parties les plus essentielles d'une ferme.

11 est donc nécessaire de les soulager par un nombre suffisant de points d'appui , qui permettent de distribuer à peu près également le poids de la couverture. Ces points d'appui, correspondants aux pannes, doivent par des liens ou contre-fiches, se reporter sur les poinçons, et ces dernières pièces rattachées aux arbalétriers, ne doivent dans aucun cas s'appuyer sur le tirant.

Nous allons continuer cette étude , par l'examen de quelques fermes remarquables , soit par leur grande portée, soit par quelques-unes des dispositions particulières exigées par la nature des bâtiments qu'elles sont destinées à couvrir.

144. La ferme représentée/^. 8, PL 9, est disposée de manière à conserver un espace. A , destiné à remplacement d'un vaste grenier.

145. Dans la ferme 10 , le tirant est suspendu en trois points ; par autant de poinçons entre lesquels on a réservé les espaces B. et B\

146. La/îç. 2, représente une des fermes du comble de la basilique de Saint-Paul de Rome. Le tirant est soutenu au milieu par un mur M, de 1 mètre 14 centimètres d'épaisseur , les espaces à couvrir de chaque côté de ce mur , sont de 1 1 mètres 61 centipiètres de largeur.

147. La ferme {fig. 4), appartient au comble de la même église, elle est beaucoup plus ancrenne que la précédente , et n'est pas comme elle, soutenue au milieu de sa longueur, de sorte que l'espace entre les murs est de 23 mètres 88 centimètres . Chaque ferme de cette partie du comble, se compose de deux fermes égales et parallèles , éloignées Tune de l'autre de 38 centimètres.

La Jig. 3 est une coupe par un plan MN, perpendiculaire à la direction des tirants. Ces deux pièces , sont soutenues par une forte cheville carrée en bois dur, a , qui traverse la partie inférieure d'une aiguille pendante c, retenue entre les poinçons p, p , des deux fermes jumelles par une cheville a! {fig. 4, 3 et 1). Quatre autres poinçons auxiliaires, projetés 2 à 2 parla lettre O, soutiennent les tirants par le moyen des étriers {fig, 3, 4 et 5).

Rondelet fait observer avec raison , que ces poinçons ne sont pas attachés avec assez de solidité, pour que leur puissance soit bien énergique. On remédierait à cet inconvénient , en soulageant les assemblages par des armatures

en fer , semblables à celles que nous a vous indiquées [fig. 17, 18, 22el23,p/.8).

On pourrait aussi remplacer chaque couple de poinçon par un seul , qui serait maintenu entre les arbalétriers des deux fermes comme entre deux moises ; les é tri ers m seraient alors remplacés par des chevilles semblables à celles qui terminent la partie inférieure de l'aiguille pendante c.

Enfin on pourrait remplacer les poinçons par deux moises m, m (fig. 6, 11 et 12), entre lesquelles serait une pièce de fonte A, formant une double mortaise, dans laquelle s'assemblerait l'entrait B et le sous-arbalétrier c

Rondelet indique une cheville av (Jig. 3) qui traverse l'aiguille c, en s'appuyant sur la face supérieure de l'entrait. Il y a évidemment ici une faute du constructeur ou du dessinateur, car l'entrait étant dans les mêmes conditions d équilibre que le tirant , on devait éviter de faire agir aucune espèce de force perpendiculairement à sa longueur, ïï aurait fallu employer quelque autre moyen plus efficace fie soutenir la clef pendante c, et placer au contraire, audessous de l'entrait , la cheville a" que, d'après Rondelet, j'ai cru devoir laisser au-dessus.

Malgré les défauts que je viens de signaler, cette double ferme possède une force immense, qui provient surtout du fort équarrissage des bois qui entrent dans sa composition.

En effet , les arbalétriers ont 55 centimètres sur 38 d equarrissage , les sous-arbalétriers ont 35 cent, sur 33; Tentrait, 38 cent, sur 32.

Les pannes sont soutenues par des tasseaux communs aux deux fermes et servant à maintenir leur écartement.

148. Il ne faut pas croire qu'il suffise toujours d'augmenter la grosseur des bois pour obtenir plus de force. Une charpente trop lourde fatiguerait beaucoup les murs qui doivent la soutenir; ce qui, par conséquent, nuirait à la solidité de l'édifice, en faisant perdre d'un côté ce que l'on aurait gagné de l'autre. Il est évident que la direction donnée à une pièce de bois contribuera plus que sa grosseur à augmenter sa résistance. Il faut donc s'appliquer il reconnaître quelles sont les pièces les plus exposées à la fatigue, et les fortifier par des pièces auxiliaires convenablement dirigées.

149. Lafigure 22 est un projet de Tune des fermes destinées à couvrir un manège qui devait être construit à Moscou. La portée de cette ferme était de 78 mètres ; ce projet n'a pas reçu d'exécution, et n'aurait probablement pas réussi, parce que le tirant, composé d'un seul cours de poutres assemblées à trait de Jupiter, était loin-d'avoir la force nécessaire pour résister à l'énorme poussée provenant du poids de la couverture.

On ne pourrait donc espérer quelque succès dans l'exécution d'une ferme d'une aussi grande portée qu'en augmentant considérablement la force du tirant.

La figure 9 est la coupe de Tune des lanternes qui devaient éclairer l'intérieur du manège.

150. Lafigure 23 est l'une des 32 fermes de k9 mètres de portée exécutées à Moscou pour soutenir le comble d'une salle d'exercice. Les clefs des traits de Jupiter formant les assemblages des poutres qui composaient le tirant , s'étant écrasées dans les épreuves auxquelles avaient été soumises deux fermes d'essai , l'auteur, M. de Be tancourt, adopta l'assemblage représenté (fig. 13). Les poutres , réunies bout à bout , sont liées par des bandes de fer

coudées n, n , serrées avec des boulons comme le seraient deux moïses.

Le tirant est soutenu par sept paires de moises formant poinçon. Les moises m, m (fig. 20 et 21 ) sont réunies deux à deux par le moyen d'une pièce de fonte A, représentée en projection sur les fig. 16, 17, 20, 21, et en perspective sur \esfig. 14 et 15. La pièce À et les moises m sont reliées par deux agrafes %{fig. 18, 10, 20 et 21), et par quatre boulons horizontaux dont les places sont faciles à reconnaître sur les figures 21, 10 et 16.

151. La PI. 10 contient plusieurs exemples de fermes dans lesquelles on s'est proposé de réserver de grands espaces destinés à des magasins ou à des ateliers.

152. La figure 1", par exemple , se compose d'une ferme triangulaire bcd, soutenue à droite et à gauche par les deux jambes de force ae, eu. La pièce horizontale bd se nomme ordinairement entrait; mais il vaudrait mieux lui conserver le nom de tirant , puisqu'il est évident qu'elle en remplit les fonctions, qui consistent à empêcher Pécartement des arbalétriers. Les pieds des jambes de force sont assemblés dans la pièce horizontale vu.

Ce deuxième tirant est d'un équarrissage beaucoup plus fort que le premier; d'abord parce qu'il n'est retenu par aucun poinçon, ensuite parce qu'il est souvent employé comme poutre pour soutenir les solives d'un plancher. Dans ce cas, il est utile d'augmenter sa force par des armatures.

La roideur des jambes de force aV, eu est maintenue par les aisselliers zx et par les deux pièces horizontales f»; ces pièces , nommées blochets , sont assemblées avec les sablières.

153. Dans la ferme représentée,^. 3, les arbalétriers sont prolongés jusqu'aux blochets qui remplacent ici le tirant. Les blochets sont attachés solidement aux jambes de force , et ces deux pièces , beaucoup plus longues que dans l'exemple précédent, remplissent les fonctions de sous-arbalétriers.

Les jambes de force combinées avec le tirant inférieur, forment en quelque sorte une seconde ferme inscrite dans la première , et supportant par conséquent la plus grande partie de son poids, ainsi que celui de la couverture. Les forces horizontales qui tendent à écarter les arbalétriers de la ferme supérieure, sont transmises par les blochets aux arbalétriers de la ferme inférieure, et l'action qui tend à écarter ces deux dernières pièces est détruite par le tirant, dont les extrémités sont scellés dans les murs.

154». La ferme représentée (fig. 5), se nomme mansarde; elle doit son nom à l'architecte Mansard, qui en est l'auteur. Ce qui la distingue particulièrement c'est la brisure du comble aux points m et ».

Les pannes correspondantes à ces deux points se nomment, pour cette raison , pannes de brisis.

155. La ferme représentée {fig. 7), appartient à un comble circulaire. Les arbalétriers et les jambes de forces sont doublées par des pièces arrondies extérieurement, suivant la courbure du cintre , et destinées à soutenir les pannes

156. Les fig. 9 et 11 ne diffèrent de la ferme précédente que par la courbure extérieure du1 comble.

157. En comparant les différents exemples de fermes que nous avons étudiés jusqu'à présent , on reconnaîtra

facilement les efforts successivement tentés par les constructeurs, pour débarrasser, autant que possible, Tintérieur de la ferme et utiliser l'espace occupé par le comble. C'est encore dans ce but et pour augmenter en hauteur la capacité principale du bâtiment, que Ton a cherché à composer des fermes sans tirant. Mais si Ton a compris combien cette pièce est nécessaire pour empêcher Técartement des arbalétriers, on concevra facilement qu'il n'est possible de la supprimer qu'en la remplaçant par quelque force équivalente. Ainsi , pour qu'il soit permis de supprimer le tirant d'une ferme, il est évident que les murs doivent être maintenus en dehors par des contreforts qui rendent leur écartement impossible. Il faut surtout diminuer le poids de la couverture, et dans tous les cas on doit chercher, par tous les moyens possibles, à empêcher l'angle au sommet de s'ouvrir.

158. h&fig. 2 a pour but de produire cet effet, les triangles amp> anq sont invariables dans leur forme, et ne pourraient tourner autour du point a, qu'en arrachant les points m et ri.

Ces sortes de fermes sont ordinairement employées à couvrir des hangars provisoires de petite dimension, et dont la couverture est très-légère; malgré cela, il sera toujours plus prudent d'ajouter, suivant la ligne wi, des rooises formant enlraits, et de les placer de manière que les extrémités correspondent aux pannes. On pourra toujours, en élevant un peu les murs, regagner en élévation l'espace intercepté par ces deux pièces auxiliaires.

159. Lorsque Técartement des murs est considérable , il faut augmenter la force et surtout In roideur des pièces de bois; ce que Ton obtient facilement {fig. 6) en les reliant entre elles par des moïses dirigées toujours, autant

que possible, vers les points où les arbalétriers sont chargés par les pannes.

160. Les fig. 4,8 et 10 indiquent plusieurs manières de combiner les différentes pièces d'une ferme avec celles qui forment le cintre d'une voûte intérieure.

161. Nous n'avons parlé jusqu'ici que des fermes perpendiculaires à la longueur d'un bâtiment; mais on donne en général le nom de ferme a tout espèce de pan de bois vertical destiné à soutenir le comble.

Ainsi , les fig. 3 et 4 , PL 1 1 , sont les deux projections d'une ferme sous faite; elle se compose du fatte ou faîtage ac, ac' des poinçons p et des liens ou aisselliers z , qui , assemblées dans les poinçons, contribuent à soutenir le faîtage. La fig. 3 est une coupe par le plan vertical gj ; et la fig. 5 représente l'une des fermes transversales projetée sur un plan vu, que Ton aurait rabattu en uv1 en le faisant tourner autour de la verticale projetante du point u.

162. Le bâtiment est terminé à gauche par un plan incliné ItA, perpendiculaire au plan vertical de projection. La combinaison de ce plan avec le prolongement des deux faces inclinées du comble, forment ce qu'on appelle une croupe droite.

L'ensemble des pièces de charpente formant la croupe, peut être considérée comme une pyramide quadrangulaire, ayant pour sommet le point a {fig. 4), et dont les faces seraient :

1° La ferme verticale projetée en plan par la droite mn ;

2° Le triangle rectangle amr;

3° Le triangle rectangle ans ;

4° Le triangle isocèle ars.