L'assemblage par embrèvement avec appui oblique constitue une liaison traditionnelle à entaille dans laquelle une pièce inclinée – l'arbalétrier – prend appui par contact direct sur une pièce horizontale, l'entrait, selon un plan biaisé. La vérification de cet assemblage repose sur le calcul de la compression oblique du bois selon l'Eurocode 5.
Principe de l'appui biaisé en pied d'arbalétrier
Dans une ferme de charpente traditionnelle, l'arbalétrier est l'élément incliné qui reprend les charges de couverture – poids propre et neige. Cet élément est sollicité en flexion et en compression combinée, la compression axiale générant un risque de flambement dans le plan de la ferme. L'entrait, élément horizontal, équilibre la poussée des arbalétriers et travaille essentiellement en traction simple dans le fil du bois. La jonction entre arbalétrier et entrait par embrèvement avec appui oblique permet la transmission de l'effort de compression selon un plan incliné, ce qui impose une vérification spécifique de la compression oblique par rapport au fil du bois.
L'assemblage à entaille se distingue des assemblages par juxtaposition – qui utilisent pointes, agrafes ou boulons – par le contact direct entre les deux pièces, créant une surface d'appui qui doit être dimensionnée pour supporter la contrainte de compression sous angle.
Tracé géométrique de l'assemblage
Le tracé géométrique de l'embrèvement avec appui oblique débute par la définition de la pente de l'arbalétrier et de l'angle d'inclinaison par rapport à l'horizontale de l'entrait. L'angle d'appui biaisé résulte de la géométrie de la ferme ; il détermine la surface effective de contact entre les deux pièces. La profondeur de l'entaille dans l'arbalétrier doit être calculée pour garantir la transmission de l'effort sans affaiblir excessivement la section de l'élément porteur.
Les documents de référence sur le dimensionnement des assemblages traditionnels selon l'Eurocode 5 traitent notamment des assemblages par embrèvement avant, arrière et double, ainsi que du cisaillement et du fendage qui accompagnent ces liaisons. La géométrie de l'entaille influence directement la résistance au cisaillement perpendiculaire au fil et le risque de fendage par concentration de contraintes.
Calcul de la compression oblique selon EN 1995-1-1
La norme EN 1995-1-1 – Eurocode 5 – prévoit la vérification de la résistance en compression oblique pour des angles différents de 0° ou 90° par rapport au fil du bois. Le calcul intègre l'angle d'inclinaison de l'effort par rapport au fil, la résistance caractéristique en compression parallèle au fil (fc,0,k) et perpendiculaire au fil (fc,90,k), ainsi qu'un coefficient kc,90 qui tient compte de la longueur d'appui et de la position de la charge.
La combinaison d'actions doit intégrer les classes de chargement : les charges permanentes – poids propre de la charpente, des panneaux et de la couverture – correspondent à une classe de chargement permanente, tandis que les charges de neige relèvent du court terme. Le coefficient kmod à appliquer varie selon la classe de chargement et la classe de service du bois.
Vérifications complémentaires : cisaillement et fendage
Au-delà de la compression oblique, l'assemblage par embrèvement doit être vérifié vis-à-vis du cisaillement et du fendage. Le cisaillement se produit dans la section affaiblie par l'entaille, tandis que le fendage résulte de la composante perpendiculaire au fil du bois. La vérification du cisaillement selon l'article 6.1.7 de l'EN 1995-1-1 compare la contrainte de cisaillement à la résistance de calcul fv,d, tenant compte du coefficient kmod et du facteur partiel γM.
Le risque de fendage est accru lorsque l'entaille est profonde ou lorsque l'arbalétrier transmet un effort important. Des renforts métalliques – étriers, sabots ou boulons – peuvent être nécessaires pour limiter ce risque, notamment dans les fermes de grande portée ou sous charges élevées.
Applications en ferme traditionnelle
L'assemblage par embrèvement avec appui oblique trouve sa principale application dans les fermes traditionnelles à deux arbalétriers et entrait. Les fermes en W – fermes à cinq nœuds avec poinçon central et contrefiches diagonales – utilisent également cet assemblage au pied des arbalétriers. Ces fermes permettent de franchir des portées de 8 à 16 m avec des sections modestes, les diagonales répartissant les efforts sur l'entrait et limitant le flambement des arbalétriers.
La vérification de chaque élément de ferme – arbalétrier, entrait, poinçon, contrefiches et pannes – suit une séquence spécifique selon l'Eurocode 5. L'arbalétrier est vérifié en flexion combinée avec compression selon l'article 6.2.4, l'entrait en traction dans le fil selon l'article 6.1.2, le poinçon en compression et flambement selon l'article 6.3. Les pannes, poutres horizontales qui reçoivent les charges des chevrons et les transmettent aux fermes, sont vérifiées en flexion déviée selon l'article 6.2.2.
Intégration dans le dimensionnement global
Le dimensionnement d'une charpente bois selon l'Eurocode 5 suit une séquence qui diffère du calcul acier ou béton. La détermination des classes de chargement pour chaque combinaison d'actions constitue la première étape : les charges permanentes relèvent de la classe permanente (kmod = 0,60 pour bois massif en classe de service 1), les charges de neige de la classe court terme (kmod = 0,90), et les charges de vent de la classe instantanée (kmod = 1,10).
La combinaison gouvernante n'est donc pas systématiquement celle qui génère les efforts les plus élevés, mais celle pour laquelle le rapport effort/résistance, modulé par kmod, est le plus défavorable. Cette spécificité du bois impose une vérification de plusieurs combinaisons d'actions pour chaque élément et chaque assemblage.
L'assemblage par embrèvement avec appui oblique demeure une solution technique éprouvée pour les fermes de charpente traditionnelle, à condition que le tracé géométrique et le calcul de compression oblique respectent scrupuleusement les prescriptions de l'EN 1995-1-1.
