Les techniques d’assemblage de charpente bois sont au cœur du savoir-faire des charpentiers depuis des siècles. Qu’il s’agisse d’une charpente traditionnelle à fermettes, d’une charpente industrielle en bois lamellé-collé ou d’une ossature bois pour maison contemporaine, la maîtrise des assemblages détermine la solidité, la durabilité et la conformité aux normes de la structure. Ce guide complet présente les principaux types d’assemblages, leurs caractéristiques mécaniques et les normes françaises applicables — avec des données chiffrées et des schémas descriptifs pour comprendre chaque jonction.
Le saviez-vous ? Les assemblages bois-bois traditionnels comme la tenon-mortaise ou l’enture à mi-bois existent depuis au moins 5 000 ans. Des vestiges archéologiques en Chine (site de Hemudu) attestent de leur utilisation dès le néolithique. Ces mêmes techniques sont encore utilisées aujourd’hui dans la charpente à chevrons porteurs et la charpente de restauration de patrimoine.
Classification des assemblages de charpente bois
Les assemblages de charpente bois se répartissent en trois grandes familles selon leur mode de transmission des efforts : les assemblages bois sur bois (liaisons mécaniques par formes complémentaires), les assemblages par organes métalliques (boulons, tire-fonds, pointes, connecteurs) et les assemblages collés (encollage résine époxy ou mélamine-formaldéhyde, réservés au bois lamellé-collé industriel).
Dans la pratique de la charpente traditionnelle française, ce sont les assemblages bois-bois complétés par des organes de fixation qui dominent. La norme de référence est l’Eurocode 5 (EN 1995-1-1), transposée en France par la norme NF EN 1995, qui définit les règles de calcul des structures bois et les critères de dimensionnement des assemblages. Les charpentes bois traditionnelles reposent sur ce cadre réglementaire pour toute nouvelle construction.
| Famille d’assemblage | Types principaux | Usage principal | Résistance relative |
|---|---|---|---|
| Bois-bois | Tenon-mortaise, mi-bois, entures, embrèvements | Charpente traditionnelle, restauration | Élevée en compression |
| Organes métalliques | Boulons, pointes, tire-fonds, connecteurs | Charpente industrielle, ossature bois | Élevée en cisaillement |
| Connecteurs mécaniques | Plaques Gang-nail, sabot métallique | Fermettes industrielles | Très élevée (multi-cisaillement) |
| Collés | Encollage époxy, MF | Bois lamellé-collé (GLB) | Très élevée en traction |
L’assemblage tenon-mortaise : le classique de la charpente traditionnelle
Le tenon-mortaise est l’assemblage bois-bois le plus répandu dans la charpente française. Il permet de lier perpendiculairement deux pièces de bois : le tenon (protubérance taillée dans la pièce secondaire) s’insère dans la mortaise (cavité creusée dans la pièce principale). La liaison est complétée par une cheville en bois dur (chêne ou hêtre) de 20 à 30 mm de diamètre traversant les deux pièces.
Dimensions standard d’un tenon-mortaise en charpente traditionnelle :
- Largeur du tenon : 1/3 de la largeur de la pièce assemblée (ex : 50 mm pour une pièce de 150 mm)
- Épaisseur du tenon : 1/3 à 1/2 de l’épaisseur de la pièce (ex : 40 mm pour une pièce de 100 mm)
- Longueur du tenon : 80 à 120 mm pour une liaison normale
- Profondeur de mortaise : légèrement supérieure à la longueur du tenon (dégagement 5-10 mm)
En termes de résistance mécanique, un assemblage tenon-mortaise cheville peut reprendre des efforts de cisaillement de 3 à 8 kN selon les essences et les sections — suffisant pour les fermes de charpente résidentielle standard.
À retenir : Le tenon-mortaise ne travaille bien qu’en compression et cisaillement. En traction directe (effort qui cherche à arracher les deux pièces l’une de l’autre), la résistance est faible. C’est pourquoi les charpentiers complètent systématiquement cet assemblage par une cheville ou une boulonnerie pour les zones soumises aux efforts dynamiques (vent, neige).
L’enture à mi-bois et ses variantes
L’assemblage à mi-bois (ou enture à demi-bois) est utilisé pour allonger deux pièces bout à bout ou pour relier deux pièces à angle. Chaque pièce est entaillée sur la moitié de son épaisseur, sur une longueur égale à 5 à 8 fois l’épaisseur de la pièce (ex : 50 cm d’enture pour une pièce de 80 x 80 mm). L’assemblage est ensuite boulonné avec des tirefonds ou des boulons traversants.
Variantes principales :
- Mi-bois droit : le plus simple, pour allongement en ligne droite
- Mi-bois biaisé (à sifflet) : coupe à 45° ou plus, meilleure résistance à l’arrachement
- Mi-bois avec queue d’aronde : résistance à la traction axiale améliorée grâce à la forme trapézoïdale
- Croix de Saint-André : croisement de deux pièces dans le même plan, utilisé pour les contreventements
En charpente lamellé-collé, les allongements se réalisent par entures multiples digitées (finger joint en anglais) : des dents en forme de peigne sur toute la largeur du bois sont encollées avec de la résine MF. Cette technique permet des résistances supérieures au bois massif pour les boulins et longerons.
Les sabots et connecteurs métalliques en charpente industrielle
La charpente industrielle contemporaine — notamment les fermettes en bois massif (pin sylvestre, épicéa C24) utilisées dans la quasi-totalité des maisons individuelles françaises construites depuis les années 1970 — repose sur des connecteurs métalliques standardisés.
Les principaux connecteurs utilisés en France :
| Connecteur | Description | Usage | Résistance type |
|---|---|---|---|
| Plaque Gang-nail | Tôle acier perforée, dents embouties, pressée hydrauliquement | Nœuds de fermettes industrielles | 15-80 kN selon section |
| Sabot d’about | Pièce acier galvanisé en U ou L, boulonnée | Appui d’arbalétrier sur sablière | 5-25 kN |
| Éclisse boulonnée | Plat acier double, boulons 12-16 mm | Allongement de pièces sur chantier | 20-60 kN |
| Connecteur Bulldog | Rondelle dentelée acier, serrage boulon | Assemblages bois-bois renforcés | 8-30 kN |
Les plaques Gang-nail sont pressées mécaniquement en usine avec des presses hydrauliques de 50 à 200 tonnes. Elles ne peuvent pas être posées à la main — c’est la raison pour laquelle les fermettes industrielles sont obligatoirement fabriquées en usine et livrées en éléments finis sur chantier.
💡 Astuce : Pour un projet de maison individuelle en ossature bois, demandez systématiquement les plans de détail des assemblages à votre charpentier lors de la signature du marché. Ces plans doivent indiquer les sections des pièces, les types de connecteurs, les entraxes et les notes de calcul selon l’Eurocode 5. Ils constituent votre référence en cas de litige ou de contrôle DTU.
Les assemblages bois lamellé-collé : tenon métallique et tube fileté
Le bois lamellé-collé (GLB, GL24h, GL28h ou GL32h selon la classe) permet des portées et des charges que le bois massif ne peut pas atteindre. Ses assemblages sont nécessairement plus élaborés :
Le tenon métallique encastré (ou « couteaux » en acier inox ou galvanisé) est la solution privilégiée pour les liaisons poteau-poutre en GLB. Des platines d’acier de 6 à 10 mm d’épaisseur sont insérées dans des fentes de scie pratiquées dans le bois, puis fixées par des boulons de 16 à 24 mm ou des tiges filetées chemisées. Cette technique permet une transmission des efforts de 50 à 200 kN par nœud selon le dimensionnement.
Les tubes filetés collés (Würth ou équivalent) sont une technique plus récente : des tiges filetées galvanisées de 8 à 16 mm de diamètre sont insérées dans des perçages et collées à la résine époxy. La résistance à l’arrachement atteint 10 à 20 kN par tige selon le diamètre et la profondeur de scellement, avec une rupture en mode ductile (déformation avant rupture) qui rend ce type d’assemblage particulièrement adapté aux zones sismiques.
Pour les grandes portées (+ de 15 m) dans les bâtiments publics, sportifs ou industriels, les assemblages de charpente grande portée font appel à des rotules articulées acier galvanisé ou inox qui reprennent les efforts tridimensionnels tout en autorisant des rotations de 3 à 5° dans tous les plans.
Normes et DTU applicables aux assemblages de charpente bois
La conception et la réalisation des assemblages de charpente bois en France sont régies par plusieurs textes normatifs :
- NF EN 1995-1-1 (Eurocode 5) + son annexe nationale NF EN 1995-1-1/NA : règles de calcul des structures bois, dimensionnement des assemblages, critères de résistance au feu
- DTU 31.1 : travaux de bâtiment — charpente et escaliers en bois — règles générales de mise en œuvre
- DTU 31.2 : construction de maisons et bâtiments à ossature en bois
- NF B 52-001 : règles de calcul et conception des charpentes en bois
- NF EN 14545 : connecteurs pour structures en bois — exigences
Pour les travaux de rénovation ou de restauration de patrimoine (charpentes anciennes classées), les règles de l’art ICOMOS et les recommandations de la CAPEB Charpente complètent ces textes normatifs.
⚠ Attention : Tout assemblage de charpente soumis à des efforts dynamiques importants (vent fort, zones sismiques 3-4, neige catégorie C ou D) doit faire l’objet d’une note de calcul par un bureau d’études structures bois. Le charpentier, même expérimenté, ne peut pas se substituer au calcul de structure pour les assemblages critiques. La garantie décennale est conditionnée au respect des Eurocodes.
Contreventement et assemblages pour la stabilité de la charpente
La stabilité d’une charpente bois dépend non seulement des assemblages nœud par nœud, mais aussi de l’ensemble du système de contreventement. Les efforts horizontaux (vent, séisme) doivent être transmis depuis la couverture jusqu’aux murs porteurs via des éléments de contreventement spécifiques :
En charpente traditionnelle, le contreventement est assuré par :
- Les pannes en croix de Saint-André entre les fermes (2 diagonales bois de 63 x 100 mm minimum, assemblées à mi-bois)
- Les jambettes et faux-entrait qui rigidifient les fermes dans leur plan
- La triangulation des combles par des écharpes diagonales
En charpente à ossature bois (COB), le contreventement est assuré par les panneaux de Oriented Strand Board (OSB 3 ou OSB 4) collés-vissés sur les montants, ou par des écharpes métalliques (profils plats acier galvanisé cloués en X). Les panneaux OSB permettent une répartition des efforts de cisaillement dans le plan des murs — principe du « voile travaillant ».
Choix des bois et traitement pour les assemblages
La qualité des assemblages dépend directement de l’essence et de la classe de résistance du bois utilisé. Les essences courantes en charpente française sont :
| Essence | Classe résistance | Usage type | Classe de durabilité |
|---|---|---|---|
| Pin sylvestre | C18-C24 | Fermettes, chevrons | DC 3-4 (traitement requis) |
| Épicéa | C16-C24 | Fermettes, lambourdes | DC 4 (très peu résistant) |
| Sapin pectiné | C18-C24 | Charpente traditionnelle | DC 3-4 |
| Chêne | D30-D40 | Chevilles, pièces exposées | DC 1-2 (naturellement durable) |
| Douglas | C24-C30 | Charpentes exposées, bardage | DC 2-3 |
Pour les assemblages en zones humides ou exposées (classe d’emploi 3 selon NF EN 335), un traitement CTB-H ou CTB-P (autoclave classe 3 ou 4) est obligatoire pour les essences résineuses. Les connecteurs métalliques doivent être en acier inox 316 ou galvanisé Z350 en classe d’emploi 3+.
Consultez notre guide détaillé sur la protection et traitement du bois de charpente pour choisir la bonne classe de traitement selon votre exposition.
Réalisation pratique : outils et séquençage d’un assemblage tenon-mortaise
Pour les charpentiers qui souhaitent réaliser un assemblage tenon-mortaise traditionnel, voici la séquence de travail avec les outils nécessaires :
Outils requis : scie de charpentier (scie égoïne ou scie japonaise), ciseau à bois de 25-50 mm, maillet, trusquin, équerre de charpentier, foret à bois de 20-30 mm, perceuse-visseuse ou vilebrequin.
Séquence d’exécution :
- Traçage au trusquin des lignes de coupe du tenon (épaisseur 1/3 de la pièce) sur les 4 faces
- Sciage des joues du tenon à la scie en conservant le trait (0,5 mm du trait)
- Sciage des épaulements (coupes perpendiculaires)
- Traçage de la mortaise sur la pièce réceptrice (longueur = longueur du tenon + 10 mm)
- Perçage en série de trous contigus au foret pour dégrossir la mortaise
- Parementagere au ciseau des parois de la mortaise (planar précis)
- Assemblage à blanc, vérification de l’équerrage et de la planéité
- Perçage de la cheville traversante (foret de 20-25 mm)
- Encollage (colle à bois PVA ou résine époxy selon usage) + mise en place de la cheville
Le saviez-vous ? Les compagnons du Tour de France charpentiers apprennent encore à réaliser un assemblage tenon-mortaise à la main lors de leur formation. Cette maîtrise manuelle, bien que rarement utilisée sur les chantiers industriels modernes, est le gage d’une compréhension profonde du comportement mécanique du bois — essentielle pour diagnostiquer et réparer les charpentes anciennes.
FAQ — Assemblage charpente bois : vos questions
Qu’est-ce qu’un assemblage à tenon-mortaise en charpente bois ?
C’est l’assemblage le plus courant de la charpente traditionnelle française : une protubérance (tenon) taillée dans une pièce s’emboîte dans un logement (mortaise) creusé dans l’autre. La liaison est complétée par une cheville en bois dur qui empêche le démontage accidentel.
Quelle norme s’applique aux assemblages de charpente en France ?
L’Eurocode 5 (NF EN 1995-1-1) est la norme de référence pour le calcul des assemblages bois. Le DTU 31.1 encadre la mise en œuvre des charpentes en bois et fixe les règles de mise en œuvre sur chantier.
Peut-on trouver des plans PDF d’assemblages de charpente gratuitement ?
Le CSTB (Centre Scientifique et Technique du Bâtiment) publie des fascicules techniques sur les assemblages, disponibles sur son site. Les fournisseurs de connecteurs (Simpson, MiTek, Richter) proposent également des catalogues PDF gratuits avec les résistances caractéristiques de leurs produits.
Quel est l’espacement standard des chevrons sur une charpente ?
L’entraxe des chevrons est typiquement de 0,45 m ou 0,60 m selon le type de couverture (tuiles, ardoises, bac acier). Pour les tuiles canal ou béton lourdes (plus de 50 kg/m²), on privilégie 0,45 m. Pour les toitures légères (bac acier, shingle), 0,60 m est possible.
Comment renforcer un assemblage de charpente ancien défectueux ?
Plusieurs techniques sont possibles : injection de résine époxy dans les fissures, ajout de boulons traversants en acier galvanisé, pose de sabots métalliques en acier galvanisé visibles ou encastrés, ou remplacement de la pièce si la section est trop atteinte par la pourriture. Un bureau d’études bois doit être consulté pour les assemblages porteurs.
Quelle différence entre charpente traditionnelle et charpente fermette industrielle ?
La charpente traditionnelle est réalisée sur chantier par un charpentier avec des pièces de fort section et des assemblages bois-bois. La fermette industrielle est préfabriquée en usine avec des sections plus légères et des connecteurs Gang-nail pressés hydrauliquement. La fermette est plus rapide et moins chère, la charpente traditionnelle offre plus de volumes habitables en combles.
