Calcul charpente : section des bois et entraxe (Eurocode 5)
Dimensionner une charpente traditionnelle ou industrielle : section bois, entraxe, portées max, charges admissibles selon Eurocode 5 et DTU 31.1.
Introduction
Dimensionner une charpente bois, c'est un exercice à enjeu : sous-dimensionné, ton toit fléchit sous la neige et tu te retrouves avec une expertise judiciaire. Sur-dimensionné, tu paies 30 % de bois en trop et le client te trouve cher. Cet article te donne les tableaux de référence basés sur l'Eurocode 5 (NF EN 1995-1-1) et le DTU 31.1 (charpentes traditionnelles) / DTU 31.3 (charpentes industrielles).
On verra comment choisir la section selon la portée et la charge, comment lire un abaque CTBA, les pièges classiques (oubli de la charge neige en montagne, ponts d'humidité, déformations différées) et un exemple chiffré complet sur une maison 80 m² au sol avec charpente fermettes vs tradi.
L'outil Calcul charpente section entraxe te donne la section et l'entraxe optimaux selon la portée, la zone neige et le type de couverture. Pour le calcul des tuiles associées, voir Calcul toiture tuiles versants.
La méthode pas-à-pas
Étape 1 — Identifier les charges sur la toiture
Une charpente porte 4 types de charges, à additionner :
1. Charge permanente (G) : poids propre de la couverture + isolation + structure
- Tuiles mécaniques : 45 kg/m²
- Tuiles plates : 70 kg/m²
- Tuiles canal : 55 kg/m²
- Ardoise sur volige : 30 kg/m²
- Bac acier : 10-15 kg/m²
- Bardeau bitumineux (shingle) : 12 kg/m²
- Panneau sandwich : 12-20 kg/m²
- Isolation 30 cm laine de verre + plaque BA13 (combles aménagés) : 30 kg/m²
2. Charge variable d'exploitation (Q) : circulation pour entretien
- Combles non aménageables : 100 kg/m² ponctuel
- Combles aménageables : 150 kg/m² uniforme
3. Charge de neige (S) : selon zone géographique NF EN 1991-1-3
- Zone A1 (Bretagne, Atlantique) : 45 kg/m² au sol
- Zone A2 (Paris, Centre) : 55 kg/m²
- Zone B1 (Est, Massif central) : 65 kg/m²
- Zone B2 (Vosges, Jura piémont) : 95 kg/m²
- Zone C1-C2 (Alpes, Pyrénées < 1000 m) : 110-160 kg/m²
- Zone D (>1000 m) : > 200 kg/m² (étude spécifique)
La charge sur le rampant est inférieure à la charge au sol (effet de pente). Coefficient μ = 0,8 pour toit < 30°, dégressif au-delà.
4. Charge de vent (W) : selon zone vent et hauteur du bâtiment, calculée par NF EN 1991-1-4.
Étape 2 — Choisir la classe de bois
Les bois pour charpente sont classés selon leur résistance en flexion à 28 jours (NF EN 338) :
| Classe | Résistance flexion | Usage |
|---|---|---|
| C16 | 16 MPa | Charpente secondaire, abri |
| C18 | 18 MPa | Charpente résidentielle entrée gamme |
| C24 | 24 MPa | Standard maison individuelle |
| C30 | 30 MPa | Grandes portées, fermes |
| C35 | 35 MPa | Industriel, ferme spéciale |
| GL24h | 24 MPa (lamellé-collé homogène) | Grandes portées, charpente apparente |
| GL32h | 32 MPa | Très grandes portées (>20 m) |
90 % des charpentes résidentielles françaises utilisent du C24 en sapin/épicéa/pin sylvestre. Le chêne natif est en C24-C30, mais 3 fois plus cher.
Étape 3 — Dimensionner les chevrons
Les chevrons reposent sur les pannes. Leur section dépend de la portée entre pannes et de l'entraxe entre chevrons.
Tableau des sections de chevrons C24, entraxe 60 cm, charge couverture tuile mécanique 45 kg/m² + neige zone A2 (Paris) :
| Portée entre pannes | Section minimale (largeur × hauteur) |
|---|---|
| 2,00 m | 50 × 75 mm |
| 2,50 m | 63 × 75 mm |
| 3,00 m | 63 × 100 mm |
| 3,50 m | 75 × 100 mm |
| 4,00 m | 75 × 125 mm |
| 4,50 m | 75 × 150 mm |
| 5,00 m | 100 × 150 mm |
| 5,50 m | 100 × 175 mm |
| 6,00 m | 100 × 200 mm |
Pour entraxe 90 cm : multiplie la section par 1,3. Pour entraxe 50 cm : divise par 0,85. En zone B2 (Vosges) : multiplie par 1,15.
Étape 4 — Dimensionner les pannes
Les pannes reposent sur les fermes ou sur les murs pignons. Plus la portée est grande, plus la section est forte.
Tableau des sections de pannes C24, charge couverture + chevrons + neige zone A2 :
| Portée panne | Section panne |
|---|---|
| 3 m | 100 × 175 mm |
| 4 m | 100 × 200 mm |
| 5 m | 125 × 225 mm |
| 6 m | 150 × 250 mm |
| 7 m | 175 × 275 mm |
| 8 m | passer en GL24h |
Au-delà de 7-8 m, le bois massif sous forme rectangulaire devient déraisonnable (poids, coût, déformation). On passe en lamellé-collé GL24h ou bois reconstitué (BLC) qui permettent des portées jusqu'à 20 m sans appui.
Étape 5 — Vérifier la flèche
La flèche (déformation sous charge) est limitée par l'Eurocode 5 à :
- L/250 sous charge totale pour charpente non habitée
- L/300 sous charge totale pour combles habités (sinon le plafond fissure)
- L/200 sous charge instantanée
Pour une panne de 5 m, flèche max admissible = 5000 / 300 = 16,7 mm. Si ton calcul donne 25 mm, tu dois augmenter la section.
Cas particuliers et pièges fréquents
Piège n°1 — La charge neige sous-estimée
Première erreur : utiliser la charge "moyenne nationale" sans regarder la carte. Une charpente dimensionnée pour Paris (55 kg/m²) installée à Grenoble (140 kg/m²) s'effondre au premier hiver chargé. Toujours vérifier la carte neige NF EN 1991-1-3 + Annexe Nationale française, puis appliquer le coefficient de forme μ selon la pente du toit.
Piège n°2 — L'oubli de la sismicité
En zone de sismicité 3 ou 4 (Pyrénées, Alpes, certaines régions), les assemblages de charpente doivent résister aux efforts horizontaux. Les liaisons chevrons-pannes et pannes-fermes nécessitent des connecteurs métalliques renforcés. Sans étude sismique spécifique, ta charpente n'est pas conforme à l'Eurocode 8.
Piège n°3 — Le bois humide en fin de chantier
Du bois posé à 25-30 % d'humidité (chiffre courant en sortie de scierie) va sécher en place et se déformer (vrillage, fendage, cintrage). Toujours exiger du bois à hygrométrie ≤ 18 % (séchage en étuve) ou ≤ 22 % (séchage à l'air sous abri). Coût supplémentaire 10-15 % mais charpente stable.
Piège n°4 — Les appuis insuffisants
Un chevron qui repose sur 2 cm d'appui sur la panne va cisailler à terme. Minimum d'appui : 5 cm pour résineux C24, 4 cm pour lamellé-collé. Sur muraillère ou poutre faîtière, prévois 6 à 8 cm d'appui avec fixation par sabot métallique galvanisé.
Piège n°5 — Le contreventement
Une charpente sans contreventement (croix de Saint-André entre fermes, panneaux OSB en sous-face de chevrons) flambe en latéral sous vent et neige. Le DTU 31.1 impose un contreventement par tranche de 7 m. Sans contreventement, ta garantie décennale ne tient pas.
Piège n°6 — Combles aménagés ≠ combles aménageables
"Aménageables" veut dire : hauteur sous faîtage > 1,80 m + pente > 30° + plancher porteur 150 kg/m². "Aménagés" = vraiment habités, isolation au point R = 6, parements intérieurs. Vendre des "combles aménagés" sans avoir une charpente dimensionnée pour 150 kg/m² uniforme = vice caché.
Exemple chiffré complet
Maison : 80 m² au sol, dimensions 10 m × 8 m, R+1 (combles aménagés), pente toiture 35°, tuile mécanique 45 kg/m², zone neige A2 (Île-de-France), zone vent 2. Charpente traditionnelle souhaitée pour avoir de vrais combles habitables.
Calculs préliminaires
- Surface au sol : 80 m²
- Hauteur sous faîtage : 4,50 m (pour combles habitables H > 1,80 m sous rampants)
- Longueur de rampant (de l'arbalétrier à l'arête) : 8 / 2 / cos(35°) = 4,88 m
- Surface couverte (2 versants) : 2 × 10 × 4,88 = 97,6 m²
- Charge totale par m² rampant : permanente (45 tuile + 30 iso) + variable combles habités (150) + neige projetée μ × S = 0,8 × 55 = 44 → total ≈ 270 kg/m² (charge ELS)
Structure choisie : charpente traditionnelle 4 fermes
- Entraxe entre fermes : 10 / 3 = 3,33 m (4 fermes, dont 2 contre les pignons)
- Portée des pannes : 3,33 m
- Sablières (à la base) + 1 panne intermédiaire + 1 panne faîtière par versant
Sections retenues
| Pièce | Quantité | Section | Longueur unitaire | Métré bois |
|---|---|---|---|---|
| Fermes (entraits + arbalétriers + jambes de force) | 4 fermes | sections multiples | 8 m portée | 0,72 m³ |
| Sablière (à la base) | 2 | 75 × 100 mm | 10 m | 0,15 m³ |
| Panne intermédiaire | 2 | 100 × 200 mm | 10 m | 0,40 m³ |
| Panne faîtière | 1 | 125 × 225 mm | 10 m | 0,28 m³ |
| Chevrons (entraxe 60 cm) | 33 par versant × 2 = 66 | 75 × 100 mm | 4,88 m | 2,42 m³ |
| Liteaux 27 × 38 (pour tuile) | tous les 32 cm | 27 × 38 mm | total 280 ml | 0,29 m³ |
| Total bois C24 | 4,26 m³ |
Devis matière HT (négoce 2026)
| Poste | Quantité | Prix unitaire | Total HT |
|---|---|---|---|
| Bois résineux C24 traité classe 2 | 4,26 m³ | 580 €/m³ | 2 471 € |
| Connecteurs métalliques (sabots, équerres, broches) | forfait | 350 € | |
| Quincaillerie (boulons, pointes torsadées) | forfait | 180 € | |
| Pare-pluie HPV (300 g/m²) | 110 m² | 3,50 €/m² | 385 € |
| Total matière | 3 386 € HT |
Coût total chantier (charpente seule, hors couverture)
- Matière : 3 386 € HT
- Main-d'œuvre charpente tradi : 97,6 m² × 75 €/m² = 7 320 € HT
- Levage à la grue : 1 jour forfait = 800 € HT
- Total HT : 11 506 € HT
- TVA 10 % (logement existant +2 ans) : 1 151 €
- Total TTC : 12 657 €
Comparaison avec fermettes industrielles
| Solution | Total HT | Durée chantier | Combles habitables |
|---|---|---|---|
| Tradi avec pannes et chevrons | 11 506 € | 5 jours | Oui |
| Fermettes industrielles standard | 5 800 € | 1,5 jour | Non (charpente W) |
| Fermettes entrait retroussé | 8 200 € | 2 jours | Oui partiel |
Pour des combles vraiment habités plein pied, la tradi reste incontournable malgré son surcoût. Pour des combles perdus ou grenier de rangement uniquement, les fermettes gagnent largement.
Avec l'outil Calcul charpente section entraxe, tu obtiens directement la section optimale selon ta portée et ta zone neige. Pour le complément couverture, voir Calcul toiture tuiles versants.
Sources et références
- NF EN 1995-1-1 (Eurocode 5) — Conception et calcul des structures en bois : règles générales et règles pour les bâtiments. Annexe Nationale française.
- NF EN 1991-1-3 — Actions sur les structures : charges de neige. Annexe Nationale française pour la carte neige.
- NF EN 1991-1-4 — Actions sur les structures : actions du vent. Annexe Nationale française pour la carte vent.
- NF DTU 31.1 (P 21-203) — Charpentes en bois traditionnelles.
- NF DTU 31.2 (P 31-202) — Construction de maisons et bâtiments à ossature en bois.
- NF DTU 31.3 (P 21-205) — Charpentes en bois assemblées par connecteurs métalliques.
- NF EN 338 — Bois de structure : classes de résistance.
- NF EN 14081-1 — Marquage CE des bois de structure : exigences générales.
- CGI articles 278-0 bis et 279-0 bis — Taux TVA : 5,5 % rénovation énergétique, 10 % logement +2 ans, 20 % neuf.
- FCBA (Forêt Cellulose Bois Ameublement) — Centre technique de référence pour le bois en France, publications techniques sur dimensionnement.
Questions fréquentes
Quelle section de chevron pour une portée de 4 m ?
Pour résineux C24 (le plus courant) avec entraxe 60 cm et charge classique (tuile mécanique 45 kg/m² + neige 65 kg/m² + entretien 100 kg/m²) : section 75 × 100 mm convient pour 4 m. Pour 4,5 m : 75 × 125 mm. Pour 5 m : 100 × 150 mm. En zone de montagne (neige > 200 kg/m²), surdimensionne d'un cran. Si tu utilises du chêne, tu peux descendre les sections de 15-20 % (résistance supérieure mais coût × 3).
Quel entraxe choisir entre chevrons ?
Standards de 50, 60, 70 ou 90 cm. 60 cm est l'optimum pour tuiles mécaniques (Marseille, romane) avec liteaux 27 × 38. Pour ardoise sur volige : 50 cm. Pour bac acier ou panneau sandwich : 70 à 90 cm. Plus l'entraxe est large, plus la section des chevrons doit être forte (et celle des pannes). En combles aménagés isolés entre chevrons, 60 cm correspond aux largeurs standard d'isolant (45 cm en place après lame d'air).
C'est quoi la classe C24 ou GL24 ?
C24 est une classe de résistance du bois massif résineux selon NF EN 338 : 24 MPa en flexion. C18 = entrée de gamme (charpentes secondaires). C24 = standard charpente résidentielle. C30 = haute résistance. GL24h est du lamellé-collé homogène 24 MPa, plus stable dimensionnellement et capable de plus grandes portées (jusqu'à 30 m sans appui). GL32h = haute perfo. La classe est marquée sur chaque pièce CE.
Faut-il faire un calcul Eurocode 5 ou les tableaux suffisent ?
Les abaques constructeurs (CTBA, FCBA, fabricants de fermes) suffisent pour les cas courants : maison individuelle <12 m de portée, charges neige normales (< 65 kg/m² au sol), tuiles ou ardoise. Pour les cas spéciaux (grandes portées, zone montagne, charpente apparente, charges concentrées), tu dois faire un calcul Eurocode 5 (NF EN 1995-1-1) ou faire valider par un bureau d'études (BE bois).
Faut-il traiter le bois de charpente ?
Obligatoire en classe d'emploi 2 et plus (charpente couverte, à l'abri du soleil et des intempéries directes). Traitement préventif insecticide + fongicide en autoclave (vert tendance grise) ou trempé en surface. Pour combles aménagés isolés, choisis du bois certifié CTB B+ traité contre insectes à larves xylophages (capricorne, vrillette). Le chêne et le châtaignier n'ont pas besoin de traitement (durabilité naturelle classe 2-3).
Quelle différence entre charpente traditionnelle et industrielle (fermettes) ?
Traditionnelle : fermes assemblées sur place (entraits, arbalétriers, jambes de force), pannes posées entre fermes, chevrons sur pannes. Très lourde, longue à monter, mais combles habitables possibles. Fermettes industrielles : structure légère en bois préfabriquée en usine, posée par grue. 30 à 40 % moins chère que tradi, montage en 1 jour, mais combles perdus seulement (sauf fermettes à entrait retroussé). 70 % des maisons neuves françaises sont en fermettes industrielles.