Le toit à pignon est présent dans une grande variété de régions culturelles et sur une grande variété de typologies de bâtiments depuis des milliers d'années. Cette utilisation historiquement établie et en même temps polyvalente n’est pas un hasard. Parce que le toit à pignon impressionne par son énorme flexibilité et sa variabilité. Tout ce qu’il faut savoir sur cet archétype de toiture, encore très populaire aujourd’hui, se trouve ici.
L'origine du toit à pignon
L'origine du toit à pignon n'est pas claire et se perd déjà dans les phases préhistoriques. Il est probablement apparu indépendamment dans de nombreuses cultures, ou plutôt dans des phases préculturelles. Pourquoi il en est ainsi s’explique facilement en examinant ses formes de construction les plus simples. Si vous appuyez deux poteaux, branches ou autres éléments de support l'un contre l'autre, vous disposez déjà d'un segment de toit à pignon. Recouvert d'un matériau dense, il offre un espace étonnamment grand par rapport à l'effort nécessaire et garantit en même temps une évacuation sûre de l'eau de pluie. Bien entendu, les matériaux et les dimensions ont considérablement changé au cours de l’histoire, mais les principes fonctionnels de base restent inchangés jusqu’à aujourd’hui. On comprend donc aisément que cette forme de toiture efficace et économique se retrouve encore sur la majorité des bâtiments construits aujourd'hui.
Construction et statique
D'un point de vue structurel, il existe deux systèmes pour les toits à pignon modernes afin de garantir la stabilité de la construction et de répondre à toutes les exigences en matière d'espace intérieur, de capacité portante et de structure d'isolation thermique et d'étanchéité.
Le toit à chevrons
Le toit à chevrons est encore très proche de la forme de deux éléments porteurs appuyés l'un contre l'autre, déjà décrit lors de sa création. Dans un toit à chevrons, les chevrons opposés se soutiennent mutuellement et forment avec l'élément de support situé en dessous, c'est-à-dire le plafond ou le mur, un triangle auto-rigide et porteur. Disposés en rangée en nombre presque illimité, ces triangles porteurs créent un toit à pignon. Le nombre d'éléments structurels requis est gérable avec cette forme de toit à pignon:
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Seuil:
forme le support inférieur des chevrons et en même temps le point de transition entre les murs ou plafonds sous-jacents et la structure du toit
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Rafters
éléments de support, chacun par paires dans une disposition opposée
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Raideur
requis dans le sens longitudinal de la crête, aujourd'hui principalement sous forme de bandes de panicule de vent diagonales ou de sous-toit plat à efficacité statique
REMARQUE:
D'un point de vue statique, un faîte n'est pas nécessaire pour un toit à chevrons. Afin de pouvoir concevoir l'enveloppe du bâtiment de manière structurellement propre à ce point de jonction supérieur des surfaces de toit, une poutre faîtière ou une planche faîtière verticale est généralement formée. Cela permet par exemple de soutenir les tuiles faîtières sur les toits en tuiles ou les plaques faîtières sur les toits en film, en tôle ou végétalisés.
Le toit en panne
Comparé au toit à chevrons, le toit à pannes semble plus complexe dans sa construction, mais en raison de sa simplicité et de son adaptabilité, il reste clairement structuré et simple par rapport à de nombreuses autres formes de toit. Ici aussi, l'élément central de la structure portante sont les chevrons du toit. Cependant, ils ne se soutiennent plus les uns les autres, mais transfèrent uniquement les charges de la surface du toit à la structure porteuse. Les charges sont transférées via au moins deux, mais généralement trois, points porteurs par chevron: seuil ou panne de pied, panne médiane et faîtage. L'aperçu des éléments statiquement efficaces est donc similaire, mais légèrement plus long, que pour le toit à chevrons:
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Seuil
Base de la couche de chevrons et connexion au bâtiment en dessous
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Panne centrale
Soutien moyen et transfert de charge requis pour les chevrons de grande longueur, soit placés sur une structure en bois, soit sur des murs intérieurs solidement construits dans les combles
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Premier
Support supérieur et point de transfert de charge des chevrons, généralement placés sur les murs pignons et les supports ou les murs intérieurs positionnés entre eux
REMARQUE:
D'un point de vue statique, l'utilisation d'une panne centrale transforme le chevron d'une poutre à travée unique reposant sur deux points en une poutre à travées multiples reposant sur trois points. Non seulement la charge est répartie sur plusieurs points d'appui, mais la flèche des champs individuels est également réduite grâce à la contribution du champ voisin. Avec une panne centrale, un chevron peut donc être considérablement réduit dans la section transversale statiquement requise et, au total, encore moins de matériau est nécessaire que sans panne centrale !
Le scellement
En plus de la stabilité, un toit a toujours dû offrir une protection contre les intempéries. Aujourd'hui, outre l'étanchéité à la pluie, cela inclut également l'étanchéité au vent et à la vapeur d'eau, qui pénètrent dans la structure à partir de l'air de la pièce et peuvent entraîner des dommages causés par l'humidité et la moisissure. Classiquement, un toit à pignon se compose de deux niveaux d'étanchéité:
1. Etanchéité interne
- Tâche: Étanchéité par diffusion de l'intérieur vers l'extérieur, ainsi que niveau d'étanchéité à l'air
- Appliqué principalement à l'intérieur de la couche de chevrons
- Doit être installé dans l'ensemble d'isolation principal
2. Etanchéité externe
- Tâche: Étanchéité à l'eau de pluie
- Créé à l'extérieur des couches d'isolation
- Peut être combiné avec une isolation (par exemple un panneau de fibres de bois tendre) ou une couverture de toit (par exemple un toit en tôle ou en feuille) ou en tant que couche séparée (par exemple un toit en tuiles)
- Requis comme couche drainante pour les revêtements qui ne sont pas complètement étanches (par exemple les briques) lorsque la pluie ou la neige sont poussées sous les briques par le vent
Isolation thermique
Indépendamment de la forme du toit, le thème de l'isolation thermique joue aujourd'hui un rôle énorme. Cela résulte d’une part des exigences légales et de la hausse constante des prix de l’énergie. D'un autre côté, l'isolation n'est nécessaire qu'aujourd'hui, car les combles contiennent généralement également des pièces d'habitation, là où auparavant seuls des locaux de stockage et de stockage non chauffés étaient prévus.
Le toit à pignon est très flexible et coopératif en matière d'isolation thermique: la majeure partie de l'isolation requise peut être logée entre les chevrons porteurs. Il ne peut logiquement pas y avoir d'isolation à l'endroit où se trouvent les chevrons, mais l'effet isolant du matériau le plus couramment utilisé, le bois, suffit à lui seul pour obtenir des performances d'isolation adéquates. Cet ensemble d'isolation peut être complété par des couches d'isolation sur la couche de chevrons ou même sur sa face inférieure. Les matériaux d'isolation courants sont les suivants:
Pour l'isolation entre chevrons:
- Laine minérale (anciennement laine de verre, maintenant laine de roche)
- Isolant cellulosique
- Matériaux isolants écologiques, comme la laine de mouton, le chanvre, etc.
- panneaux de fibres de bois résineux
REMARQUE:
L'utilisation d'une isolation dimensionnellement stable et non flexible entre les chevrons serait possible, mais les joints créés par le retrait et le mouvement des chevrons en bois entraîneraient une réduction significative de l'effet isolant.
Pour l'isolation des chevrons au-dessus et au-dessous:
- Matériaux d'isolation souples tels que l'isolation entre les chevrons, puis les bois de support pour la structure du toit ou le revêtement intérieur requis
- Mousses plastiques comme couches d'isolation dimensionnellement stables sur lesquelles des couvertures de toiture peuvent être appliquées sans structure de support structurelle
- Panneaux de fibres de bois tendres stables et résistants à la pression
L'avantage de l'isolation entre les chevrons est que la structure du toit est relativement petite. Cependant, si les chevrons doivent rester visibles, l'ensemble de l'isolation peut également être posé sur la structure porteuse. En fonction du matériau isolant, il peut alors être nécessaire de créer un niveau de support sous forme de coffrage en bois sur lequel repose la couche isolante.
Toiture
Un toit à pignon peut être créé avec presque tous les revêtements de toiture courants sur le marché aujourd'hui. Mais les matériaux de construction traditionnels peuvent toujours être utilisés, en tenant compte des exigences modernes en matière d'étanchéité et d'isolation thermique:
- Couvertures historiques de chaume, de paille et de roseau
- Briques et tuiles en béton
- Tôle (aluminium, cuivre, zinc titane, etc.)
- Toitures en feuilles, avec gravier ou végétation sur pentes plates
Les formes spéciales modernes de couverture de toiture peuvent parfois même combiner des aspects porteurs, isolants et étanches. Par exemple, si un élément sandwich est utilisé comme revêtement, il n'est bien entendu pas nécessaire d'installer des éléments porteurs en dessous, tels que des chevrons, car les panneaux des éléments situés entre le faîtage, la panne centrale et le seuil peuvent s'appuyer seuls. Il n'y a pas non plus besoin d'isolation ni d'étanchéité ici.
La pente du toit
La forme classique du toit à pignon est symétrique et présente la même pente sur les deux surfaces du toit. Les inclinaisons possibles dépendent de la forme du toit utilisée et sont également sujettes à des fluctuations en fonction de la mode et de l'utilisation des combles.
Pentes selon revêtement:
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Briques et béton:
selon la brique jusqu'à 15°, modèles individuels même 10° possibles
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Diapositive:
Théoriquement 0° possible, mais selon les directives pour les toits plats au moins 2° (ce n'est alors plus un vrai toit à pignon)
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Tôle:
au moins 5°
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Matériaux de construction historiques:
pas de spécifications techniques minimales selon la norme DIN, mais généralement des pentes très raides pour empêcher l'eau de pluie de pénétrer dans le matériau - on trouve souvent 45° et plus, parfois jusqu'à 60 voire 70°
Plus le toit à pignon devient raide, plus l'espace utilisable sur le toit devient grand. Cependant, à mesure que la hauteur du toit augmente, le faîte du toit devient de plus en plus grand, ce qui en soi est difficilement utilisable. Les pentes de toit courantes dans les logements modernes se situent souvent entre 25 et 35°, le toit ne reposant pas directement sur le plafond, mais plutôt sur un pan de mur pouvant atteindre un mètre de haut - le mur à genoux. Pour des raisons de conception ou d'urbanisme, des toits à pente plus ou moins élevée sont encore régulièrement utilisés.
Des exigences particulières ou des conditions locales peuvent toujours conduire à ce qu'un toit à pignon ne soit pas créé de manière symétrique. Par exemple, sur une pente, la surface du toit côté montagne peut être aplanie afin de fournir au mur en dessous une hauteur utilisable pour les fenêtres et les portes.
Structures et installations supplémentaires
Aussi simple que puisse paraître le toit à pignon lui-même, il peut être agrandi ou modifié de nombreuses façons. De nombreux éléments qui font désormais partie intégrante de l'aménagement paysager des toits agrandissent ou améliorent la convivialité des pièces des combles.
L'origine de tous les changements
Quel que soit l'élément inséré dans une toiture à pignon, il s'accompagne toujours d'une intervention dans les chevrons porteurs. Dans la plupart des cas, des sections d'un ou plusieurs chevrons doivent être retirées. Afin de maintenir la capacité portante, une alternance est alors insérée. Les bois changeants passant transversalement entre les chevrons soutiennent le chevron coupé et transfèrent ses charges aux chevrons voisins.
Fenêtre de toit
- Permettre aux espaces de vie en toiture grâce à l'éclairage et à la ventilation
- Offrez un espace supplémentaire en éliminant les chevrons et l'isolation sous la surface de la fenêtre
- Aujourd'hui, même disponible du sol au plafond et peut être exposé sur un balcon miniature
- Formes courantes: fenêtres pliantes, battantes ou battantes
Balcons sur le toit
- Soit depuis le toit, soit comme loggia entrant dans le comble possible
- Espace extérieur très intime, difficile à voir car le toit offre une bonne protection de la vie privée
Lucarnes
- Créer une hauteur libre supplémentaire dans le grenier
- Créez des murs verticaux faciles à meubler au lieu de plafonds inclinés
- Une variété de modèles sont possibles, par exemple lucarne à toit à pignon, lucarne traînante, lucarne à toit plat, etc.
- Très bonne exposition grâce à l'utilisation de fenêtres de façade normales au lieu de fenêtres de toit
Avantages et inconvénients
Maintenant, un toit à pignon présente de nombreux avantages, dont l'inconvénient est un ou deux inconvénients. Ce sont les récurrents:
Avantages
- Construction simple
- Facile à construire grâce à une construction simple et à une utilisation efficace des matériaux
- Conception polyvalente
- Peut être facilement étendu et modifié grâce à de nombreux ajouts
- Bon drainage de l'eau grâce à la pente des surfaces du toit, donc moins susceptible d'être endommagé en cas de faiblesses structurelles
- L'intérieur peut être facilement adapté en ajustant la pente du toit
Inconvénients
- Plafonds mansardés difficiles à meubler
- Dans le cas d'éléments supplémentaires, les connexions et les transitions nécessitent un niveau d'effort relativement élevé
- Le faîte du toit est difficilement utilisable sur des pentes raides
