Une poutre sous-dimensionnée fléchit, une dalle trop fine fissure, un poteau trop élancé flambe. L'étude de structure calcule les sections qui évitent ces désordres, en suivant le poids du toit vers le sol. Beaucoup de maîtres d'ouvrage la confondent avec l'étude de sol, alors que les deux métiers sont distincts et se croisent aux fondations. On voit qui calcule quoi, les Eurocodes en jeu et les cas où elle s'impose.
Sommaire
- Ce que calcule un bureau d'études structure
- Le sol et la structure relèvent de deux études distinctes
- Le béton, le bois et le métal n'obéissent pas aux mêmes règles
- Les Eurocodes encadrent chaque calcul de structure
- Les cas où une étude de structure devient nécessaire
- Aux fondations, les deux études se rencontrent
- Choisir un bureau d'études structure et anticiper le budget
- Questions fréquentes
Ce que calcule un bureau d'études structure
Le bureau d'études structure fait tenir le bâtiment debout face à tout ce qui le sollicite, son propre poids, le vent, la neige, les charges d'usage et, dans certaines zones, le séisme. Son travail consiste à suivre le poids et à dimensionner ce qui le reçoit.
Le poids du toit descend sur les murs, les murs sur les planchers, les planchers sur les fondations. Le bureau d'études suit ce parcours et chiffre la charge reçue à chaque appui. C'est la descente de charges. Elle commande tout le reste, car on ne dimensionne une fondation qu'une fois connu le poids qu'elle supporte.
L'ingénieur calcule ensuite les sections des éléments porteurs, poutres, poteaux, dalles et planchers, puis les fondations en dernier. Il conçoit et contrôle, il ne pose pas le béton. Pour le cadre des reconnaissances de terrain qui accompagnent ces calculs, voir notre panorama de l'étude géotechnique.
Ce que contient le dossier d'une étude de structure
Le sol et la structure relèvent de deux études distinctes
Voilà le point qui prête à confusion. L'étude de sol et l'étude de structure ne mesurent pas la même chose et ne mobilisent pas le même métier. L'une regarde le terrain, l'autre le bâtiment.
Le géotechnicien évalue la portance du sol, autrement dit ce que le terrain supporte sans tasser, et la profondeur à laquelle poser les appuis. Le bureau d'études structure calcule les charges à reprendre et dimensionne le squelette porteur. Sur une construction neuve en zone argileuse, les deux démarches coexistent, avec en amont l'étude de sol G1 du terrain pour cadrer le projet.
| Critère | Étude de sol (géotechnique) | Étude de structure |
|---|---|---|
| Question posée | Le sol porte-t-il la charge sans tasser | Comment répartir la charge dans le bâtiment |
| Professionnel | Géotechnicien | Bureau d'études structure |
| Ce qu'on mesure | Portance du sol, profondeur d'appui, nature des couches | Descente de charges, sections des éléments porteurs |
| Livrable | Rapport géotechnique, missions G1 à G5 | Notes de calcul, plans d'exécution |
| Cadre de calcul | NF P 94-500, Eurocode 7 | Eurocodes 2, 3 et 5 |
| Point de rencontre | Les fondations | Les fondations |
Retenez la logique. Le géotechnicien dit ce que le sol accepte. Le bureau d'études structure dit ce que le bâtiment réclame. Les fondations font le lien entre les deux.
Passons aux matériaux qui composent ce squelette porteur.
Le béton, le bois et le métal n'obéissent pas aux mêmes règles
Trois grandes familles structurent les bâtiments en France. Chacune a ses atouts, ses usages courants et son Eurocode de calcul. Le bureau d'études adapte la note de calcul au matériau retenu.
| Matériau | Atouts | Usages courants | Calcul |
|---|---|---|---|
| Béton armé | Robuste, économique, bonne inertie thermique | Maisons, immeubles, fondations | Eurocode 2 |
| Bois | Léger, ductile, montage rapide | Charpentes, ossatures, surélévations | Eurocode 5 |
| Acier | Grandes portées, structures fines | Hangars, extensions, mezzanines | Eurocode 3 |
Le choix dépend du projet et du terrain. Le bois léger soulage les fondations sur un sol médiocre. L'acier franchit de grandes portées sans poteau intermédiaire. Le béton reste la valeur sûre des maisons individuelles. Le calcul détaillé des poutres et dalles en béton fait l'objet d'une page à part, sur le calcul des éléments en béton armé.
Bon à savoir. Sur une opération qui combine étude de sol et étude de structure, un maître d'œuvre coordonne les deux bureaux et fait remonter les bonnes informations entre le terrain et le bâtiment. C'est lui qui transmet la descente de charges au géotechnicien et la portance au bureau d'études structure.
Les Eurocodes encadrent chaque calcul de structure
Les Eurocodes sont les normes européennes de conception et de calcul des bâtiments. Dix documents couvrent les actions, les matériaux et les situations. En voici les principaux, avec leur référence NF EN.
| Eurocode | Référence | Ce qu'il encadre |
|---|---|---|
| Eurocode 0 | NF EN 1990 | Bases de calcul, sécurité des structures |
| Eurocode 1 | NF EN 1991 | Actions, poids, vent, neige, charges d'usage |
| Eurocode 2 | NF EN 1992 | Structures en béton armé et précontraint |
| Eurocode 3 | NF EN 1993 | Structures en acier |
| Eurocode 5 | NF EN 1995 | Structures en bois |
| Eurocode 7 | NF EN 1997 | Calcul géotechnique, fondations côté sol |
| Eurocode 8 | NF EN 1998 | Résistance des structures au séisme |
L'Eurocode 2 (NF EN 1992) est le texte de référence du béton armé. En France, il a remplacé les anciennes règles BAEL et BPEL pour le calcul des bâtiments.
À noter. Une semelle de fondation en béton relève de deux Eurocodes à la fois. L'Eurocode 2 calcule sa section et son ferraillage. L'Eurocode 7 justifie sa tenue dans le sol. Le béton et le terrain ne se calculent pas avec le même texte.
Reste à savoir dans quels cas cette étude s'impose.
Les cas où une étude de structure devient nécessaire
Contrairement à l'étude de sol, déclenchée par la loi en zone argileuse, l'étude de structure ne répond pas à une obligation légale générale. Elle s'impose comme une nécessité technique et réglementaire dans des situations précises, dès qu'on touche à ce qui porte le bâtiment.
| Situation | Pourquoi l'étude de structure | Étude de sol associée |
|---|---|---|
| Ouverture d'un mur porteur | Reporter la charge sur une poutre dimensionnée | Non |
| Création d'un étage ou d'une trémie | Recalculer les charges sur la structure existante | Non |
| Extension avec fondations neuves | Dimensionner le squelette et ses appuis | Oui |
| Construction en zone sismique 3, 4 ou 5 | Justifier la tenue au séisme | Catégorie de sol par le géotechnicien |
| Reprise en sous-œuvre | Recalculer la reprise des charges | Oui, diagnostic G5 |
L'ouverture d'un mur porteur reste le cas le plus courant chez les particuliers. La charge de l'étage doit alors passer par une poutre calculée, posée sur des appuis contrôlés. Le détail figure sur la page dédiée à l'étude requise pour ouvrir un mur porteur.
Un point administratif compte aussi. Toucher à la structure porteuse, créer une ouverture ou surélever entraîne souvent une déclaration préalable ou un permis de construire en mairie, avec des pièces techniques signées à l'appui.
Des situations qui appellent une étude de structure
- une fissure qui s'élargit en escalier sur un mur porteur
- un plancher qui fléchit ou vibre nettement au passage
- un projet d'ouverture dans un mur soutenant l'étage
- une surélévation ou un aménagement de combles lourds
- un terrain classé en zone sismique 3, 4 ou 5
Sur le séisme, la règle suit le zonage national. La France compte cinq zones, de très faible (1) à forte (5), cette dernière concernant les départements d'outre-mer. Pour une maison individuelle, les règles parasismiques s'appliquent en zones 3, 4 et 5, selon l'arrêté du 22 octobre 2010. Vous pouvez vérifier le zonage sismique de votre commune avant tout projet.
Tout converge ensuite vers un même point, les fondations.
Aux fondations, les deux études se rencontrent
C'est au niveau des fondations que l'étude de sol et l'étude de structure se croisent. Le bureau d'études structure apporte la charge à descendre, le géotechnicien apporte ce que le sol accepte. Le croisement des deux donne le type de fondation.
- 1
Le bureau d'études structure calcule la descente de charges
Le poids transmis à chaque appui, du toit aux fondations.
- 2
Le géotechnicien mesure la portance du sol
Ce que le terrain supporte sans tasser, à la profondeur d'appui.
- 3
On confronte charge et portance
Le résultat oriente vers une semelle, un radier ou des pieux.
- 4
Le bureau d'études structure dimensionne la fondation
Section et ferraillage de la semelle selon l'Eurocode 2, justification dans le sol selon l'Eurocode 7.
Le cas du retrait-gonflement des argiles
En zone argileuse, le sol gonfle l'hiver et se rétracte l'été, ce qui fissure les maisons aux fondations trop superficielles. Dans les communes classées en exposition moyenne ou forte sur Géorisques, la loi ÉLAN impose une étude de sol au vendeur du terrain et au constructeur de la maison. Le bureau d'études structure tient compte de cette contrainte, avec des fondations descendues plus bas ou un radier, dimensionnées d'après la portance fournie par le géotechnicien.
La reprise en sous-œuvre d'une maison existante
Quand une maison s'est fissurée et que ses fondations sont en cause, la reprise en sous-œuvre consolide l'existant. Le bureau d'études structure recalcule la reprise des charges, en collaboration avec un géotechnicien. Selon le diagnostic, la solution descend à des micropieux, élargit les semelles ou injecte de la résine sous l'assise.
Reste le choix du bureau d'études et le budget à prévoir.
Choisir un bureau d'études structure et anticiper le budget
Aucune certification n'est imposée par la loi pour exercer en étude de structure. Des qualifications professionnelles existent, comme les qualifications OPQIBI, sans caractère obligatoire. Pour comparer les bureaux, l'expérience de l'ingénieur sur des projets proches du vôtre, maison, extension ou immeuble, donne un repère concret.
- vérifier les références sur des projets comparables
- demander un exemple de note de calcul et de plan d'exécution
- confirmer la couverture en responsabilité professionnelle
- comparer plusieurs devis avant de retenir un bureau
Le budget dépend de la complexité, du nombre d'éléments à calculer et du matériau. Une simple ouverture de mur ne se chiffre pas comme une charpente complète ou une surélévation. Le détail des fourchettes figure sur la page consacrée à ce que coûte une étude de structure, et le choix du prestataire sur la page expliquant comment choisir un bureau d'études structure.
Pour cadrer en amont la partie géotechnique du projet, vous pouvez aussi lancer une demande d'étude de sol en ligne.
Questions fréquentes
Qu'est-ce qu'une étude de structure
Quelle différence entre une étude de sol et une étude de structure
À quoi sert un bureau d'études structure
Qu'est-ce qu'une descente de charges
Quels Eurocodes encadrent le calcul de structure
Qu'est-ce que l'Eurocode 2
Béton, bois ou métal, comment se décide le choix
Une étude de structure est-elle obligatoire pour une maison individuelle
Quand une étude de structure devient-elle nécessaire
Faut-il une étude de structure en zone sismique
Qui dimensionne les fondations, le géotechnicien ou le bureau d'études structure
Étude de structure et reprise en sous-œuvre, comment ça se passe
À retenir
- Deux études distinctes. Le géotechnicien mesure la portance du sol, le bureau d'études structure calcule la descente de charges du bâtiment.
- La descente de charges suit le poids du toit jusqu'aux fondations, dimensionnées en dernier.
- Trois matériaux, trois Eurocodes. Béton (Eurocode 2), acier (Eurocode 3), bois (Eurocode 5). L'Eurocode 2 a remplacé le BAEL en France.
- L'étude de structure s'impose pour une ouverture de mur porteur, une surélévation, une zone sismique 3, 4 ou 5, ou une reprise en sous-œuvre.
- Aux fondations, descente de charges et portance du sol se combinent pour choisir une semelle, un radier ou des pieux.
- Sur un projet qui mêle sol et structure, un maître d'œuvre coordonne les deux bureaux.
