Les fermes préfabriquées ont modifié la charpente du toit en fournissant des chevrons et des solives plus solides et soigneusement conçus, formant une seule et même unité pour l'installation. La conception des fermes est calculée en fonction de la largeur, de la pente et des charges sur le toit. Il y a au moins deux douzaines de styles, allant d'un poteau roi de base avec une attelle interne unique pouvant aller jusqu'à 16 pieds, à une barre centrale en trois pièces avec de multiples attelles pouvant couvrir jusqu'à 100 pieds.
Pas de simple plus forte ferme
Aucun style de ferme n'est intrinsèquement plus fort qu'un autre. Les styles les plus courants, Fink ou W et Howe ou K, ainsi qu'un type connexe appelé ventilateur, constituent la base de la plupart des styles de fermes. Tous ont des accords de chevron supérieurs inclinés et des poutres inférieures horizontales ou des accords. Fink utilise quatre accolades diagonales dans un motif en W, tandis que Howe utilise un poteau central, deux autres accolades verticales et deux supports inclinés. Le ventilateur est essentiellement un Fink avec des entretoises verticales ajoutées à l'intérieur de chaque côté W.
Fermes Simples
Le treillis le plus simple est un poteau roi, avec deux accords supérieurs, un accord inférieur et un seul support vertical au centre. Un poste de reine ajoute une attelle diagonale de chaque côté du poteau central. Une reine couvrant la même distance qu'un roi serait plus forte, à cause des bretelles supplémentaires, mais un poteau de roi est structurellement adéquat pour des portées d'une largeur maximale de 16 pieds. Un poteau-reine serait utilisé pour de très courtes portées dans des cas de matériaux de toiture très lourds ou d’accumulation de neige.
Ingénierie
Les fermes sont conçues en fonction de la charge qu'elles doivent supporter. Il y a trois types. La charge morte est le poids du toit lui-même et de tous les composants associés, y compris les éléments de fermes, le platelage, les bardeaux ou tout autre revêtement. La charge vive est l'addition de la météo, de la pluie et principalement de la neige et de la glace. L'inclinaison du toit et le type de revêtement en sont la cause. Un toit en pente évite mieux la neige et la glace qu'une pente faible. Un toit en métal glisse mieux la neige que les bardeaux bruts. La charge du vent est la force du vent sur une structure verticale, un facteur dans les zones soumises à des vents violents.
Facteurs de conception
Il n'y a pas de ferme la plus «forte», mais plutôt celle qui convient le mieux à une application spécifique. Il existe quatre types de base de conception de treillis: corde en chute, corde en relief, corde en parallèle et ciseaux. La corde tombée utilise une poutre sur deux murs porteurs et peut limiter l'espace intérieur. La corde surélevée est le type le plus courant, offrant un excellent support structurel et une plus grande efficacité énergétique. Les cordes parallèles sont utilisées sur les toits plats ou à faible pente. Les ciseaux créent des plafonds intérieurs voûtés et sont conçus pour supporter le poids supplémentaire des fortes neiges. Ils sont fréquemment utilisés lorsque des poutres sont exposées à l'intérieur.
Tous sont des triangles
Toutes les fermes sont basées sur des triangles, la forme qui offre la plus grande stabilité structurelle en compression, pression vers le bas, en tension, en pression latérale ou en flexion. Aucune autre forme ne peut égaler cette force. Les entreprises qui construisent des fermes déterminent la taille, la hauteur et les charges de chaque bâtiment et de chaque lieu, puis conçoivent une ferme pour répondre à ces exigences structurelles et aux besoins de conception en matière d'espace et d'apparence.
