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WO 2008/031989 PCT/FR2007/051915
EDIFICE ET PROCEDE DE MONTAGE, NOTAMMENT D'HABITATION
La présente invention concerne un édifice, en particulier à usage
d'habitation privée ou de bureau. Elle concerne aussi un procédé de
montage. L'invention a trait plus précisément aux édifices qualifiés
d'habitations légères permettant une construction simplifiée et rapide.
L'invention concerne préférentiellement les édifices possédant une
structure de base principalement en bois mais qui peut aussi être constituée
à partir de poutrelles métalliques.
Les problèmes rencontrés par ces édifices sont de plusieurs ordres.
Tout d'abord ces édifices, bien souvent, ne présentent pas une
robustesse semblable à celle obtenue lors d'une construction d'une
habitation traditionnelle disposant de matériaux non seulement plus lourds
mais aussi plus long à mettre en ceuvre (ciment, parpaing, ferrailles...).
Un autre problème se pose lors de la réalisation du fait du nombre de
personnes nécessaires au montage de la structure et à l'incidence du coût
de la main d'ceuvre exigée par la nature même des assemblages
nécessaires à la cohésion de la construction.
Le contreventement de l'ensemble et par conséquent la résistance à
de rigoureuses intempéries est également un souci pour ces habitations
légères. A cet effet, bien souvent il est nécessaire au préalable de monter
les
quatre parois, puis le toit, afin que l'ensemble soit autoportant et
correctement contreventé. La charge de la charpente et du toit est reportée
sur l'ensemble des parois. La solidité de l'ouvrage dépend essentiellement
alors de la qualité de la liaison des parois au sol, des parois entre elles et
de
la liaison entre les parois et les différents éléments constituants la
charpente
et le toit.
Ainsi, lors de contraintes météorologiques importantes, par exemple
par de très forts vents sous des latitudes tropicales, le toit et sa charpente
sont principalement sollicités et notamment les jonctions sur les parois avec,
dans les cas extrêmes, un toit soufflé indépendamment des murs. Lors de
secousses telluriques ou plus simplement de mouvement de terrains, ce sont
alors les murs qui sont principalement sollicités en plus de subir la portance
du toit avec alors un risque d'un toit écrasant les murs dès lors que leur
contreventement ne serait plus correctement assuré.
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La présente invention se propose de résoudre l'ensemble de ces
problèmes grâce à l'utilisation d'une structure assemblée à partir d'éléments
modulaires facilement transportables et grâce à un assemblage permettant la
réalisation d'une structure autoportante, contreventée et rendant, de plus,
totalement solidaire la structure des parois de celle de la charpente et donc
du toit.
Cette structure ainsi assemblée, fixée au sol, reçoit, dans un second
temps, des panneaux préfabriqués assurant le bardage des parois en
apportant l'isolation acoustique et thermique nécessaire à l'édifice.
De plus, une grande partie de ces éléments pouvant être prémontés
en atelier, l'assemblage, in situ, de l'édifice est rapide, pouvant être
réalisé
par une équipe réduite, à l'extrême une seule personne et par conséquent
d'un coût réduit.
L'invention assure un contreventement solidaire de l'ensemble des
éléments composant la structure des parois de celle de la charpente. La
rigidité conférée alors à l'ensemble de l'édifice se rapproche de celle
obtenue
dans le cas d'une habitation traditionnelle.
L'édifice de l'invention utilise principalement pour résoudre ce
problème des poteaux, des cadres de façade et de pignon, des pannes, des
chevrons et de préférence des sabots de fixation.
Selon l'invention, le contreventement facile et efficace est obtenu en
plaçant les chevrons et ou les pannes au-dessus des poteaux, entre les
cadres qui sont eux-mêmes fixés aux poteaux.
L'invention a donc pour objet un édifice muni, de préférence au-
dessus d'un plancher, de parois comportant un ou plusieurs cadres liés de
part et d'autre à des poteaux et d'un toit formé par une structure comportant
une ou plusieurs pannes et ou chevrons, caractérisé en ce qu'une panne et
ou un chevron reposent respectivement sur un poteau et sont maintenus
latéralement entre deux montants verticaux, fixés sur le poteau et
appartenant chacun à un cadre.
L'invention a également pour objet un procédé de montage d'un
édifice muni, de préférence au dessus d'un plancher, de parois comportant
un ou plusieurs cadres liés de part et d'autre à des poteaux et d'un toit
formé
par une structure comportant une ou plusieurs pannes et ou chevrons
caractérisé en ce que, dans l'ordre :
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- on érige successivement des poteaux de pignon et de
façade, chacun fixé au sol par un sabot,
- on adosse et on fixe, sur les poteaux, des cadres de
pignon et des cadres de façade,
- on pose une panne faîtière sur deux poteaux centraux
des pignons et entre deux montants verticaux de cadres de
pignon,
- on pose les chevrons contre la panne faîtière, au dessus
d'un poteau d'une façade et entre des montants verticaux de
cadres de façade.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description
qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci ne
sont présentées qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention.
Figure 1 est représentée une vue générale de l'édifice de l'invention.
Figure 2: est représentée une vue de pignon de la structure de
l'invention munie d'une panne faîtière.
Figures 3 et 4 : sont représentées, respectivement de profil et en
coupe, des vues de l'assemblage par des tiges et des écrous, des cadres et
des poteaux.
La figure 1 montre un édifice selon l'invention. Cet édifice comporte
des poteaux 1 entre lesquels se trouvent des cadres de façade 2. Des
chevrons 3 suspendus à partir d'une panne 4 faîtière sont posés sur les
poteaux 1.
Un cadre 2 de façade, comporte un montant inférieur 5, un montant
supérieur 6 et, éventuellement, des traverses intermédiaires 7. Ces traverses
intermédiaires 7 sont placées à intervalle régulier entre chacun des deux
montants verticaux 8 du cadre de façade 2. Le montage des traverses 7 sur
les montants verticaux est réalisé, par exemple, selon la technique tenons et
mortaises. Les traverses 7 ont pour but de rigidifier et de contreventer les
cadres 2 de façade, mais aussi les cadres situés sur le pignon de l'édifice.
Un chevron 3 est fixé selon différentes techniques : sur la panne 4
faîtière, ou bien directement par emboîtement ou en appui sur une lierne 4.1
ou emboîté dans un support métallique fixé et vissé contre la panne 4
faîtière.
Cette extrémité de chevron fixé sur la panne 4 faîtière est biseautée
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afin de donner aux chevrons 3 une pente qui sera celle du toit.
Ainsi, c'est selon ce même angle de coupe qu'un sommet 9 d'un
poteau 1 recevant la seconde extrémité du chevron 3 sera également
biseauté afin que son sommet 9 reçoive en appui le dessous du chevron 3
tout en lui conférant la pente de toit souhaité.
Le biseautage du sommet 9 d'un poteau de façade peut également se
faire au préalable en atelier, à partir de la pente donnée à la couverture du
toit.
Un cadre de façade 2 est fixé, le long de ses deux montants verticaux
8, entre deux poteaux de façade. Ainsi la largeur (Ip) correspondant à la
section du poteau 1 selon un axe parallèle au chevron et perpendiculaire à la
panne faîtière correspond, selon ce même axe, à la largeur (Ic)
correspondante à un montant vertical du cadre 2 de façade. Il est toutefois
possible, selon une variante, d'avoir une largeur (Ic) du montant vertical 8
du
cadre 2 inférieure à celle (Ip) du poteau, ce, par exemple, afin de réserver
une partie servant à absorber la largeur d'un bardage et ainsi de faire
apparaître, sous forme de colombage, la façade d'un poteau visible. Mais
selon une autre variante, ce montant vertical 8 du cadre 2 peut posséder une
largeur supérieure à celle (Ip) du poteau.
Un poteau 1, bien que reposant sur le sol, est maintenu, de
préférence, fixement par un sabot 10, par exemple métallique, lui-même
chevillé solidement dans le sol ou dans le plancher de l'édifice. Cela permet
de pouvoir ériger aisément chaque poteau 1 avant que celui-ci ne soit lui-
même fixé à un cadre 2. Un sabot 10 de fixation permet également d'éviter
un contact direct du poteau avec le sol et par conséquent d'éviter toute
remontée d'humidité.
De la même façon les cadres 2 des façades ainsi que des cadres 12
de pignon ne reposent pas directement au sol mais sur une pièce 11 de bois
intercalée également entre deux poteaux 1 de façade ou entre deux poteaux
14 de pignon.
Cette pièce 11 dispose d'une épaisseur (e) sensiblement égale à
celle du sabot de fixation 10 d'un poteau et est, de la même façon, vissée et
chevillée au sol. La largeur de cette pièce 11 est sensiblement identique à
celle des poteaux 1 et 14. Cette pièce 11 a également pour vocation d'éviter
toute remontée d'humidité sur la structure du cadre 2 de façade notamment
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par son montant inférieur mais aussi d'absorber, en partie, les éventuelles
contraintes du sol.
Chaque chevron 3 prend appui sur un poteau 1, un montant vertical 8
d'un cadre 2 de façade est fixé le long de la partie latérale de ce même
5 poteau 1. Sur la seconde partie latérale du poteau 1 opposée à la première
et également parallèle à l'axe longitudinal du chevron 3, est fixé un montant
vertical 8 d'un second cadre 2 de façade. Les surfaces respectivement 6.1 et
8.1 du dessus du montant supérieur 6 et du dessus du montant vertical 8 de
chaque cadre est alors isoplan avec le dessus 3.1 du chevron. Le chevron 3
est alors maintenu latéralement entre les deux montants 8.
Sur la figure 2 apparaît le sommet d'un pignon de l'édifice de
l'invention. Sur cette figure, deux cadres de pignon 12 possèdent un de leur
montant respectivement monté sur l'une des deux faces d'un poteau central
13 sur lequel repose la panne 4 faîtière. Le plan de ces faces est orienté
selon l'axe longitudinal de la panne faîtière. Le second montant vertical (8)
de chacun des deux cadres (12) des pignons est fixé respectivement sur un
poteau de pignon 14.
Le montant supérieur 15 de chacun des deux cadres de pignon 12
épouse une pente identique à celle donnée à la structure du toit. Ce montant
présente un plan défini par sa longueur et sa largeur orienté vers le sol et
un
plan selon sa longueur et son épaisseur parallèle au pignon. La largeur (Im)
de ce montant 15 est identique à la largeur (Ic) d'un montant vertical 8 de
cadre 12 de pignon et de préférence à la largeur du plan du poteau de
pignon 14 perpendiculaire au plan du pignon.
L'intersection du montant vertical 8 d'un cadre 12 de pignon et de son
montant supérieur 15 posé et fixé contre le flanc de la panne 4 faîtière,
vient
mourir, de préférence, au sommet de cette même panne 4 faîtière. Ainsi la
totalité de la hauteur H de la panne faîtière reposant sur le poteau central
13
est en totalité encadré et maintenu latéralement entre deux montants
verticaux 8 appartenant chacun à un cadre 12 de pignon.
On peut envisager dans une variante de l'invention que cette extrémité
supérieure d'un cadre 12 de pignon ne vienne pas mourir au sommet de la
panne faîtière mais, par exemple, au deux tiers afin de conserver un espace
suffisant pour y placer l'épaisseur de panneaux préfabriqués assurant la
couverture finale du toit. On peut aussi, grâce à cet espace, prévoir la pose
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d'un chevron 3 supplémentaire venant couvrir la totalité du dessus d'un
pignon, à savoir le dessus des montants supérieurs 15 des cadres ainsi que
le dessus des poteaux 14 de pignon. Ce chevron supplémentaire accroît
alors la rigidité du pignon.
Selon l'invention, la largeur du poteau central 13 située dans le plan
du pignon est identique à l'épaisseur (e) de la panne 4 faîtière. Selon une
variante similaire à celle donnée pour les cadres 2 de façades, on peut
prévoir une largeur (Ic) du montant vertical 8 d'un cadre de pignon inférieure
à la largeur d'un poteau de pignon 14, largeur située dans un plan
perpendiculaire au plan du pignon et sur laquelle est fixé le cadre de pignon
12.
Ainsi, on réserve un espace correspondant à une épaisseur d'un
éventuel panneau d'habillage des cadres du pignon laissant alors apparaître,
une fois posé, la largeur d'un poteau de pignon 14 située dans le plan du
pignon, tel un colombage sur le pignon. Dans ce cas, la surface du panneau
d'habillage vient sensiblement à fleur de la surface apparente du poteau 14
située coté pignon extérieur de l'édifice.
Les plans correspondant respectivement au-dessus d'un montant
supérieur 15 et du montant vertical 8 de cadre 12 de pignon, au-dessus 3.1
d'un chevron 3 et au sommet 14.1 d'un poteau 14 de pignon sont isoplans et
inclinés selon la pente donnée au toit.
De la sorte, des panneaux préfabriqués sont fixés, par exemple vissés
par le dessus ou fixés par des pattes de fixation par le dessous, sur les
chevrons 3 et autre montants supérieurs 6 et 15 respectivement de cadre 2
et 12 afin de constituer la toiture. Les cadres de pignons et de façade sont
prémontés et comportent deux montants 8 verticaux, un montant inférieur
horizontal 5 et un montant supérieur 6,15. Entre les deux montants verticaux
8 sont assemblés des traverses horizontales 7. Ces traverses 7 ont pour but
d'améliorer la rigidité du cadre.
Les poteaux 1, 13 et 14 ont pour objet de transmettre intégralement la
charge de la toiture au sol, ce, en supportant le poids des pannes 4, des
chevrons 3 ou autres éléments porteurs constituants la charpente.
La structure de l'édifice ne nécessite pas de fondations. Les poteaux
sont tout d'abord dressés puis fixés à des sabots métalliques 10, eux-mêmes
solidement arrimés au sol ou au plancher. Ces poteaux 1,13 et 14 sont, dans
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un premier temps, grâce aux sabots 10, simplement érigés tout autour de la
périphérie de l'édifice selon, dans un exemple simplifié, deux pignons et deux
façades. On peut néanmoins concevoir des édifices comprenant plus de
deux pignons ou façades.
Le positionnement d'un poteau par rapport à un autre tient compte à la
fois de l'écart que l'on souhaite donner entre deux chevrons 3 pour ce qui
concerne les poteaux 1 présents sur une façade ou de l'écart entre deux
pannes 4 pour les poteaux 14 présents sur un pignon mais aussi de la taille
des cadres 2 et 12 placés respectivement entre deux poteaux 1 et deux
poteaux 14.
La taille de ces cadres 2 et 12 dépendent de la rigidité que l'on
souhaite leur donner en fonction de la section de leur montants verticaux 8,
horizontaux 5 et de leurs éventuelles traverses 7. Elles dépendent également
des dimensions que l'on souhaite accorder aux ouvertures prévues à
l'intérieur de ces mêmes cadres 2 et 12 pour y placer portes et fenêtres.
Si la simplicité et la vitesse de montage dépendent essentiellement
d'éléments comme les cadres préfabriqués de pignons 12 et de façades 2, la
robustesse de l'édifice ainsi que son contreventement sont assurés grâce à
l'idée de faire reposer, à la fois la panne 4 faîtière et ou les pannes 4
intermédiaires et les chevrons 3 sur les poteaux 1,13 et 14 et de maintenir
chacun de ces éléments latéralement entre deux montants verticaux 8
appartenant chacun à un cadre 2,12 fixé de part et d'autre d'un poteau 1,13
et 14.
Les deux cadres de pignon 12 entourant la panne 4 faîtière sont ainsi
solidaires entre eux et du poteau 13 de pignon central. De la même façon, de
chaque côté des deux pans de la toiture, entre le deuxième et le troisième
poteau de pignon 14 est également fixé un second cadre de pignon 12 ayant
également un montant supérieur 6 dans l'alignement de la pente donnée au
premier cadre de pignon. Ce faisant, le second poteau de pignon 14 et tous
les suivants possèdent leur surface de dessus 14.1 biseautée et orientée
selon la pente de toit.
De la même façon, les tiges 16 boulonnées tout le long d'un poteau
1,13 et 14 rendent solidaires les montants verticaux 8 dressés de chaque
côté de ce poteau. Ainsi sont assemblés les deux pignons de l'édifice
supportant la panne 4 faîtière.
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En procédant de même des pannes 4 intermédiaires peuvent être
placées entre la panne 4 faîtière et une façade afin d'assurer une portance
pour des chevrons 3 plus longs et d'éviter ainsi un effet de flambage sur une
pente de toit.
A ces fins, chaque panne 4 intermédiaire prend place sur un poteau
14 de pignon non biseauté. Le sommet de la panne intermédiaire est alors
biseauté selon la pente donnée au toit.
Préférentiellement afin d'accroître la rigidité d'un cadre de pignon ou
de façade mais aussi de toute la structure de l'édifice, des traverses hautes,
basses et intermédiaires sont placées entre les deux montants verticaux 8
d'un cadre 2 et 12 de telle sorte qu'une fois la structure des façades et des
pignons réalisée, une ou plusieurs lignes de traverses se forment
sensiblement à une même hauteur tout à la périphérie de l'édifice. Une ligne
peut s'interrompre par la présence d'une ouverture de type porte ou fenêtres.
La structure de l'édifice ainsi conçue permet d'obtenir une structure
autoportante et autocontreventée assurant une très grande rigidité de
l'ensemble.
Pour autant le montage est simple et rapide puisqu'il l'ensemble des
parois (pignons et façades) définissant l'édifice sont assemblées avant la
pose puis la fixation de la panne 4 faîtière et du tout premier chevron 3.
Les cadres 2 et 12 s'érigent simplement en les posant sur leur base
au sol et permet ainsi une manipulation aisée et un placement simplifié lors
de leur fixation le long des poteaux de la construction de l'édifice.
Enfin, sur les parois de l'édifice, est apposé un bardage selon les
caractéristiques que l'on veut donner à l'habitation. Ce bardage prend place
sur les différents cadres et est vissé, à la fois sur le profil des quatre
montants et des traverses.
La structure étant autoportante, le bardage composé de panneaux
préfabriqués ne supporte pas la charge correspondante à la charpente et à
sa toiture.
Les panneaux préfabriqués en fonction de leurs dimensions,
nécessitent parfois un calepinage supplémentaire. Ces panneaux possède
une structure en sandwich avec une première couche d'environ 13 mm
d'aggloméré suivi d'un isolant tel du polyuréthanne ou du polystyrène ou
encore de la laine de roche permettant d'assurer une isolation thermique et
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phonique. Enfin, une troisième couche de 13 mm environ également
composé d'aggloméré referme ce même panneau. La charpente peut aussi
recevoir de façon traditionnelle un calepinage pour des tuiles ou des
ardoises.
Selon la dimension de l'édifice et donc de la hauteur des cadres de
pignon, les traverses sont placées préférentiellement à des distances
identiques les unes des autres .
La fixation des quatre montants formant un cadre 2 et 12 ainsi que la
fixation éventuelle des traverses sur les deux montants verticaux 8 peut se
faire de façon traditionnelle avec, par exemple, des vis mais aussi, et
préférentiellement, sous la forme de tenons et mortaises.
Cette dernière possibilité, en plus d'offrir une grande rigidité au cadre,
permet de plus d'absorber plus aisément d'éventuelles contraintes sans le
présence de points durs à l'intérieur du bois pouvant fragiliser un élément.
On peut noter que pour des structures relativement modestes, le
simple fait de désolidariser les sabots métalliques 10 du sol permet à
l'ensemble de la structure dont les structures respectives du toit et des
parois
sont totalement solidaires, de pouvoir être déplacée d'un lieu à un autre, sur
de gros camions par exemple.
Les figures 3 et 4 représentent un mode d'assemblage utilisé pour
relier entre eux les montants verticaux des cadres aux poteaux ainsi qu'aux
chevrons 3 et pannes 4.
On utilise pour cela des tiges 16 avec boulons d'une section, à titre
indicatif, d'environ de 8 à 12 mm. Les boulons présentent, éventuellement,
des têtes rondes ou carrées, vissées de part et d'autre des pièces à
assembler, les tiges 16 associées traversant chacune de ces mêmes pièces.
Les tiges boulonnées 16 passent au travers de chacun des montants
verticaux 8 appartenant à un cadre de pignon 12 et au travers de la panne 4.
Les suivantes sont placées tout le long du poteau 14, au travers du poteau et
des deux montants verticaux 8 appartenant chacun à cadre de pignon 12
distinct.
De la même façon, au sommet d'un cadre 2 de façade, une première
tige 16 traverse de part en part le montant vertical 8 de ce même cadre de
façade, le chevron 3 reposant sur le poteau 1 recevant le cadre 2 et enfin le
second montant vertical 8 d'un second cadre 2 de façade placé de l'autre
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côté du poteau 1 et du chevron 3.
Les boulons vissés alors de chaque coté de la tige 16, contre la face
de chaque montant vertical 8 orientée vers l'intérieur du cadre 2, enserre
l'ensemble en sandwich.
5 La structure de la charpente du toit est ainsi totalement solidaire de la
structure des parois de l'édifice tant vis à vis de contraintes verticales,
par
exemple un très fort vent avec un risque d'un toit qui s'envole, que de
contraintes horizontales, par exemple un effet de cisaillement du sol.
Le mode de fixation est le même pour les tiges 16 placés en dessous
10 de la première tige exception du fait qu'elles ne traversent pas le chevron
3
en appui sur le poteau.
A titre indicatif, l'espace entre deux boulons le long d'un montant
vertical 8 est d'environ 20 à 30 cm.
De préférence, l'endroit où la tête du boulon d'une tige 16 prend appui
sur un montant vertical 8, le montant 8 est chanfreiné afin que le boulon ne
présente pas de relief à la surface de ce même montant 8.
De la même façon, un boulon placé sur un poteau d'angle c'est à dire
à l'intersection d'une façade et d'un pignon, présente également deux
chanfreins dans son épaisseur afin de recevoir les boulons des tiges 16
permettant de fixer le montant vertical 8 d'un cadre 2 de façade d'un coté et
celui d'un cadre 12 de pignon de l'autre.
Sur la figure 4, apparaît le profil 17 du bardage venant s'appliquer à la
fois sur les surfaces des poteaux côté façade et côté pignon ainsi que sur les
cadres de façade et de pignon.
Ces bardages sont fixés par exemple grâce à des vis au travers des
poteaux 1,13 et 14 et des montants verticaux 8 des cadres. Ce bardage
consiste en des panneaux d'aggloméré ou encore de panneaux de type
sandwich comme décrit précédemment. Ces panneaux permettant de
recevoir le long des parois de l'édifice des revêtements tels que, par
exemple, un crépis ou une peinture.
Le plancher de l'édifice consiste en un revêtement fixé au sol, par
exemple un sol carrelé ou bien un calepinage revêtu de lattes de bois.
Une simple chape de ciment coulée au sol et aux dimensions de la
base de la structure sur laquelle vient directement s'arrimer les sabots 10
métalliques et les supports 11 à la base des cadres 2 et 12 se suffit
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également à elle-même.
Les chambranles de portes ou de fenêtres prennent place directement
entre les montants verticaux 8 tout en supprimant les traverses 7.
Selon un mode de réalisation préféré, le matériau employé pour la
construction des cadres, des pannes et des chevrons est le bois avec des
essences exotiques du type teck, jatoba et takama ou des essences du type
sapin des landes traité classe 4.
Dans une variante, ces éléments peuvent être constitués à partir
d'éléments métalliques tels des tubes serruriers et assemblés, par exemple,
avec des vis et des écrous.
Le procédé de montage de la structure de l'édifice consiste,
dans l'ordre, à :
- ériger successivement des poteaux de pignon 14 et de
façade 1, chacun fixé au sol par un sabot 10,
- adosser et à fixer, sur les poteaux 1, des cadres de
pignon 12 et des cadres de façade 2,
- poser une panne 4 faîtière sur deux poteaux centraux
13 des pignons et entre deux montants verticaux 8 de cadres 12
de pignon,
- poser les chevrons 3 contre la panne 4 faîtière, au
dessus d'un poteau de façade 1 et entre des montants verticaux 8
de cadres 2 de façade.
De préférence, la pose des premiers poteaux 1 et ou 14 et
respectivement des premiers cadres 2 et ou 12 se font à un angle de l'édifice
pour une meilleure stabilité et à partir des cadres les moins hauts vers les
plus haut de façon à simplifier la pose et la fixation de ces derniers.
