Morphogenèse des charpentes à chevrons formant fermes : évolution morphologique, comportement mécanique et principes constructifs

par Rémy Mouterde

Thèse de doctorat en Architecture

Sous la direction de Joël Sakarovitch.

Le président du jury était Philippe Bernardi.

Le jury était composé de Joël Sakarovitch, François Fleury, Jean-Yves Hunot.

Les rapporteurs étaient Jean-Claude Morel.


  • Résumé

    Les premières charpentes à chevrons formant fermes dont on a gardé en France des traces datent du XIème siècle. Ce principe va se maintenir jusqu'au XVIIème siècle, pour disparaître ensuite totalement. Leur dispositif morphologique change progressivement avec le temps. L'objectif de ce travail est de contribuer à comprendre les déterminants de cette évolution. Nous proposons deux explications à ces transformations : l'une repose sur l'évolution des connaissances en mécanique des structures. En sélectionnant des spécimens représentatifs des jalons identifiés par nos prédécesseurs, nous utilisons une modélisation numérique de ces structures hyperstatiques pour mieux comprendre le rôle précis jouée par les différentes pièces de la charpente. Les études comparées mettent ainsi en évidence un lent processus d'innovation où alternent des phases d'adaptation morphologiques conjoncturelles et la prise en compte d'une nouvelle connaissance mécanique induite par ces évolutions. L'autre prend en compte la problématique du levage de ces charpentes. En reconstituant certains spécimens remarquables et en étudiant leur mise en place, à l'aide de dispositifs de levage représentatifs de ceux utilisés à cette époque, nous cherchons à préciser la plausibilité de certains scénarios et les séquences opérationnelles associées. Les résultats invalident certaines hypothèses et en particulier, celle d'un assemblage des fermes au niveau du sol avant de les hisser sur les murs. Les premiers dispositifs longitudinaux reliant deux fermes principales apparaissent aussi comme une aide au levage : ils facilitent le travail en hauteur et permettent une mise en place simplifiée des chevrons

  • Titre traduit

    Morphogenesis of medieval rafter trusses : morphological evolution, structural behaviour and constructive principles.


  • Résumé

    The earliest wooden rafter trusses in France can be traced back from the 11th century. Their morphology progressively changes in time until the 17th century, after which it disappears completely. This research is meant to be a contribution towards the understanding of the possible origins of such an evolution. Two explanations are proposed :the first one is based on the accumulation of knowledge in structural mechanics of the carpenters. Considering a selection of specimens that are representative of major milestones identified by previous authors, a numerical modelling of these hyperstatic structures is implemented so as to understand better the precise role played by the different elements of the framework. Comparative studies highlight a slow evolutionary process in which phases of situational shape adaptation alternate with periods of implementation of new knowledge extracted from these experimentations. The second explanation takes into account the problems related to the erection of the frames. Through reconstructions of remarkable specimens and the simulation of the assembly process using representative lifting devices, the credibility of a number of scenarios and operational sequences are evaluated. The results invalidate several assumptions and in particular, that of an assembly at ground level preceding the lifting into place. Furthermore, the first longitudinal systems connecting two principal trusses appear as an aid to the construction process: these facilitate safer in-situ operations and allow an easier assembly of the rafters

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