Normes et réglementation · Calcul des structures
Eurocode 5 : comment se calculent les structures en bois
Eurocode 5, annexe nationale, charges de neige et de vent : les principes du calcul des charpentes en bois expliqués aux maîtres d'ouvrage.
Une charpente ne se dimensionne pas au jugé. Derrière la section d’une panne ou l’écartement des chevrons se trouve un calcul, encadré en Europe par un ensemble de normes communes : les Eurocodes. Pour le bois, la référence s’appelle l’Eurocode 5. Sans entrer dans les formules, voici comment fonctionne ce cadre et ce qu’il implique pour un projet.
Les Eurocodes, un langage commun européen
Les Eurocodes sont des normes européennes de conception et de calcul des ouvrages. Ils ont progressivement remplacé les règles nationales qui existaient auparavant dans chaque pays. Chaque Eurocode traite d’un aspect ou d’un matériau :
| Eurocode | Norme | Objet |
|---|---|---|
| Eurocode 0 | NF EN 1990 | Bases de calcul des structures |
| Eurocode 1 | NF EN 1991 | Actions sur les structures (poids, neige, vent…) |
| Eurocode 5 | NF EN 1995 | Calcul des structures en bois |
| Eurocode 8 | NF EN 1998 | Résistance aux séismes |
Pour une charpente, le calcul mobilise donc plusieurs Eurocodes à la fois : on détermine les charges avec l’Eurocode 1, on les combine selon les règles de l’Eurocode 0, puis on vérifie les pièces de bois avec l’Eurocode 5.
L’Eurocode 5 et ses parties
L’Eurocode 5 est publié en France sous la référence NF EN 1995. Sa partie la plus utilisée est la NF EN 1995-1-1, consacrée aux règles générales et aux règles pour les bâtiments. D’autres parties traitent du comportement au feu (NF EN 1995-1-2) et des ponts en bois (NF EN 1995-2).
Le document couvre le bois massif, le lamellé-collé, les produits reconstitués et les panneaux à base de bois, ainsi que les assemblages : boulons, broches, pointes, vis, connecteurs.
Le rôle de l’annexe nationale
Les Eurocodes laissent à chaque pays le soin de fixer certains paramètres, appelés paramètres déterminés au niveau national. Ils portent par exemple sur des coefficients de sécurité ou sur les limites de déformation acceptables. En France, ces choix figurent dans une annexe nationale publiée par l’AFNOR pour chaque Eurocode.
Un calcul réalisé selon l’Eurocode 5 « nu », sans son annexe nationale française, n’est donc pas complet. C’est l’un des points que vérifie un bureau d’études ou un contrôleur technique.
Neige et vent : des charges qui dépendent du lieu
Une même charpente ne subit pas les mêmes efforts en plaine, en montagne ou en bord de mer. L’Eurocode 1 traite ces actions climatiques dans deux parties distinctes :
- la neige (NF EN 1991-1-3) : l’annexe nationale découpe le territoire en régions de neige, et la charge augmente avec l’altitude. La forme de la toiture compte aussi, car la neige s’accumule dans les noues, contre les acrotères ou derrière les obstacles ;
- le vent (NF EN 1991-1-4) : le territoire est également divisé en régions, et la pression dépend de la hauteur du bâtiment, de la rugosité du terrain environnant (ville, campagne dégagée, littoral) et de la forme de la construction.
Le calcul tient enfin compte du poids propre de la charpente et de la couverture : une toiture en tuiles pèse plus lourd qu’une couverture en bac acier, ce qui modifie le dimensionnement. Un changement de matériau de couverture lors d’une rénovation peut ainsi nécessiter une vérification de la charpente existante.
Ce que l’Eurocode 5 vérifie
Le calcul consiste à s’assurer que la structure respecte deux familles d’exigences :
- les états limites ultimes : la charpente ne doit pas rompre ni perdre sa stabilité sous les charges les plus défavorables, affectées de coefficients de sécurité ;
- les états limites de service : en usage normal, les déformations doivent rester acceptables, sans flèche excessive qui fissurerait un plafond ou ferait onduler une couverture.
Le bois a des particularités que l’Eurocode 5 intègre. Sa résistance diminue lorsque son humidité augmente : la norme définit pour cela des classes de service, selon l’ambiance dans laquelle se trouve la structure. Sa résistance dépend aussi de la durée d’application des charges, une charge permanente étant plus pénalisante qu’une rafale de vent. Enfin, le bois se déforme lentement sous charge prolongée, phénomène appelé fluage, dont le calcul tient compte.
Les valeurs de résistance utilisées proviennent des classes de résistance des bois, comme C24 ou GL24h, présentées dans notre article sur le marquage CE du bois de structure.
Qui réalise le calcul ?
Selon l’importance du projet, le dimensionnement peut être fait par l’entreprise de charpente elle-même, à l’aide de logiciels spécialisés, ou par un bureau d’études structure. Pour les ouvrages importants ou recevant du public, un contrôleur technique peut également intervenir. Pour les fermettes industrielles, le calcul est généralement réalisé par le fabricant.
Pour le maître d’ouvrage, l’enjeu est de savoir qui porte la responsabilité du calcul et de disposer, à la fin du chantier, des notes de calcul et des plans d’exécution. Ces documents seront précieux en cas de travaux ultérieurs, notamment pour un aménagement des combles ou une surélévation en bois.
Le lien avec les règles de mise en œuvre
L’Eurocode 5 ne dit pas comment poser une charpente : il dit comment la dimensionner. Les règles d’exécution relèvent des documents techniques unifiés, en particulier du NF DTU 31.1, qui renvoie lui-même à l’Eurocode 5 pour le calcul. Les deux textes fonctionnent donc de concert.
Une évolution des Eurocodes est par ailleurs engagée au niveau européen, avec une nouvelle génération de textes en préparation. Les professionnels suivent ces travaux, qui modifieront à terme certaines méthodes de calcul.
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