Tenue au feu du bois : Eurocode 5 feu & REI (AN 2022)
Le bois brûle — et pourtant, une charpente bois massive tient souvent mieux qu'une charpente acier non protégée dans un incendie nominal. Ce paradoxe est au cœur de l'ingénierie feu du bois, codifiée par la NF EN 1995-1-2 et son Annexe Nationale française (NF EN 1995-1-2/NA, révisée en novembre 2022). Cet article explique pas à pas la carbonisation, les vitesses de combustion, la méthode de la section réduite (seule méthode mécanique simplifiée admise en France), les solutions REI pour parois à ossature bois, la méthode FIT pour les parois non porteuses, et les pièges courants (assemblages, montants en paroi). Pour une synthèse orientée dimensionnement réglementaire, vous pouvez vous appuyer sur notre article sur la justification réglementaire et le dimensionnement au feu du bois.
Pourquoi un intervenant au sol se méfie-t-il souvent d'une ferme métallique nue sous toiture, alors qu'il laisse passer une charpente en lamellé épais ? L'acier perd sa résistance très vite quand la flamme le chauffe : on atteint des températures critiques en quelques minutes. Le bois, lui, construit une couche carbonisée qui freine la montée en température du cœur porteur — le phénomène est lent, mesurable, et c'est précisément ce que la norme formalise. Pensez à un gymnase scolaire ou à un immeuble R+3 à ossature bois : ce n'est pas le même chantier qu'une nef en pierre, mais la question est toujours la même — combien de temps la structure doit-elle tenir pour laisser évacuer les occupants ?
1. Tenue au feu du bois : paradoxe entre intuition et physique
On confond souvent réaction au feu (le matériau alimente-t-il l'incendie ?) et résistance au feu (la structure conserve-t-elle sa fonction porteuse pendant un temps donné ?). Pour les structures, c'est le second critère qui compte : le bois peut être combustible tout en offrant d'excellentes performances R grâce à l'auto-protection : la couche carbonisée isole thermiquement le cœur sain. Les notes courantes sur charpente et lamellé-collé s'inscrivent dans le même cadre normatif que tout dimensionnement EC5 de charpente bois que nous réalisons.
Côté acier non protégé, la perte de capacité portante peut devenir critique en quelques minutes face à un feu ISO 834 bien alimenté : la température du métal suit la courbe du feu, et la limite élastique s'effondre. Le bois massif ou lamellé réagit autrement : la carbonisation avance à une vitesse tabulée, la section résiduelle reste froide derrière le front, et les durées R courantes se comptent souvent en dizaines de minutes — ce n'est pas une question de « courage » du matériau, mais de physique et de géométrie.
Repères utiles : vitesses β_n typiques 0,55 à 0,80 mm/min · isotherme de carbonisation 300 °C · couche affaiblie conventionnelle d_0 = 7 mm pour éléments isolés (hors paroi).
2. La physique de la carbonisation : comprendre le mécanisme
Sous échauffement, le bois séche, puis entre en pyrolyse ; au-delà de 300 °C, la carbonisation progresse. La norme retient une frontière conventionnelle à 300 °C entre charbon (sans résistance structurale) et bois sain — ce qui rend le calcul géométrique maîtrisable.
Trois zones coexistent dans l'épaisseur : couche carbonisée, zone pyrolysée (résistance fortement réduite), section résiduelle saine dont les propriétés sont assimilées à celles à 20 °C dans la méthode de la section réduite. C'est cette section résiduelle que l'on vérifie en pratique pour la tenue au feu du bois sur éléments isolés — sur le même registre que nos missions d'ingénierie structure bois (charpentes, planchers, ossatures).
Sur le plan intuitif, la couche carbonisée joue un peu le rôle d'une croûte de pain bien grillée : elle brûle à la surface, mais elle ralentit la chaleur qui veut atteindre la mie. Tant que le cœur reste sous l'isotherme conventionnel, on continue à dimensionner avec les modules et résistances « à froid » — c'est le pacte de la méthode de section réduite, et c'est pourquoi le calcul reste lisible pour un bureau d'études habitué à l'EC5 courant.
Figure 1 — Coupe schématique : zones carbonisée, pyrolysée et saine
À retenir : le gradient thermique dans le bois sain est très raide : à quelques dizaines de millimètres derrière le front, la température retombe fortement — d'où la stabilité mécanique de la section résiduelle.
3. Les exigences réglementaires : R, E, I et leurs significations
En prescription, on vous demande rarement « du bois qui tient au feu » : on vous demande une classe — R, E, I, ou une combinaison. R, c'est la capacité mécanique : une poutre de grande salle qui reprend la toiture, un plancher sur solives, un poteau d'angle. E, c'est l'étanchéité aux flammes et aux gaz chauds : on vérifie qu'aucune flamme ne passe à travers l'élément pendant la durée exigée — typiquement une cloison ou une peau de paroi. I, c'est le confort thermique côté « face froide » : la température ne doit pas dépasser les seuils fixés par la norme d'essai, ce qui protège les personnes et limite le risque d'inflammation secondaire.
Une poutre seule est souvent R ; un mur coupe-feu porteur est REI. On ne cumule pas R et EI sur le même critère géométrique : soit l'élément porte et on vérifie la mécanique au feu, soit il sépare et on ajoute E puis I selon le cas — d'où la distinction entre poutre « R seul » et paroi « REI » dans les dossiers ERP ou logement collectif. Ces exigences s'inscrivent dans le cadre réglementaire de la résistance au feu des ouvrages que nous détaillons sur une page dédiée.
Feu nominal (ISO 834) vs feu paramétrique : en prescription courante, on vérifie les durées R/EI demandées sous courbe ISO 834. Le feu paramétrique est traité dans les annexes de l'EN 1995-1-2 pour les approches performancielles.
4. La vitesse de combustion : le paramètre fondamental du calcul
Avant d'appliquer une formule, il faut avoir en tête ce que l'on cherche : à quelle vitesse la géométrie porteuse rétrécit sous le feu. Ce n'est pas une vitesse « chimique » abstraite — c'est une pente en millimètres par minute, tabulée selon l'essence et le produit (massif, lamellé-collé, LVL, feuillu dense…). Deux chantiers avec la même section à froid mais des essences différentes n'auront pas la même marge au feu si β_n change : d'où l'importance du Tableau 3.1 et des corrections éventuelles sur panneaux.
La profondeur de carbonisation unidimensionnelle suit d_char,0 = β_0 · t. Pour les éléments exposés sur plusieurs faces, la norme introduit une vitesse fictive β_n telle que d_char,n = β_n · t, intégrant l'effet d'arrondi des arêtes.
Tableau 3.1 (extrait) — β_0 et β_n (mm/min)
Pour panneaux hors conditions de référence, des corrections k_ρ et k_h s'appliquent (équations 3.4 à 3.6).
Ordre de grandeur : à 0,7 mm/min, environ 4 cm de section « perdue » en 60 minutes — d'où la prévisibilité du dimensionnement au feu des charpentes bois, qu'il s'agisse de BLC ou de bois massif.
Ce chiffre vaut ce qu'il vaut pour le pré-dimensionnement : une règle de chantier mentale, pas un substitut à la note. Mais il aide à arbitrer vite : si vous « sentez » qu'il manque quelques centimètres d'épaisseur pour passer R 60, c'est souvent que β_n × t et d_0 mangent déjà toute la marge sur une section trop optimiste à froid.
5. La méthode de la section réduite : approche normative en France
La section réduite, ce n'est pas une astuce de logiciel : c'est une convention de modèle. On admet que tout ce qui dépasse une profondeur d_ef autour des faces exposées ne participe plus à la résistance — et on recalcule la statique sur la géométrie restante, avec les mêmes modules qu'à température ambiante, mais un coefficient partiel γ_M,fi adouci selon l'AN. C'est exigeant sur le dessin des faces exposées, mais très lisible en relecture de note.
On retranche de la section initiale une profondeur efficace :
d_ef = d_char,n + k_0 · d_0 avec d_0 = 7 mm pour éléments isolés hors paroi, et k_0 = min(1 ; t/20) pour surface non protégée lorsque la durée requise est strictement inférieure à 20 minutes.
Sur la section efficace restante, on utilise les propriétés mécaniques à 20 °C avec γ_M,fi = 1,0 (AN française).
Figure 2 — Méthode de la section réduite : section initiale → section efficace
Exemple (BLC GL24h, 200×600 mm, 3 faces, R 60)
d_char,n = 0,70 × 60 = 42 mmk_0 = 1→d_ef = 42 + 7 = 49 mmb_ef = 200 − 2×49 = 102 mm;h_ef = 600 − 49 = 551 mm
On vérifie ensuite le moment résistant de la section efficace face aux sollicitations de feu (voir section 12 ci-dessous).
Une fois la section efficace tracée, le reste est du calcul habituel : on lit le module, on applique γ_M,fi = 1,0, on compare à l'effort de feu. La difficulté n'est plus « la formule », c'est d'avoir bien posé les faces exposées et la durée exigée — erreur classique sur une poutre en rive de dalle ou un poteau partiellement noyé.
6. La méthode des propriétés réduites : une alternative exclue en France
La méthode de la section réduite est la seule autorisée en France pour les vérifications mécaniques au feu des pièces en bois — point final pour le bureau d'études. Reste que l'Eurocode parent décrit aussi une autre philosophie : garder la géométrie brute et abaisser les propriétés du résidu via des facteurs k_mod,fi. On la retrouve dans des logiciels paramétrés sur d'autres pays, ou dans des notes importées telles quelles.
L'Eurocode propose aussi une méthode avec facteurs k_mod,fi sur les propriétés du bois résiduel. En France, l'AN (nov. 2022) exclut explicitement cette méthode : seule la section réduite (§4.2.2) est applicable pour les vérifications mécaniques au feu des éléments en bois.
Pour comprendre comment nous structurons une note de calcul de structure de l'hypothèse au livrable, reportez-vous à notre fiche dédiée.
7. Surfaces protégées : retarder le démarrage de la carbonisation
Les parements (BA13/BA15, panneaux, laine) retardent l'atteinte de 300 °C dans le bois. La norme distingue notamment t_ch (début de carbonisation), t_f (rupture du parement) et la phase transitoire avec accélération possible après chute du parement.
Ce qui prête à confusion en lecture rapide : t_ch ne « remplace » pas la profondeur d_char,n — il la retarde. Tant que le parement tient, le bois derrière reste en deçà du critère de carbonisation ; quand le parement tombe, la courbe de température redevient agressive et la géométrie de section reprend son rôle central. Autrement dit, la protection agit d'abord sur le calendrier, la méthode de section réduite sur la géométrie une fois le feu « installé » dans la pièce.
Exemple indicatif : BA15 type F, joints serrés — t_ch = 2,8·h_p − 14 → pour h_p = 15 mm, t_ch ≈ 28 min sans carbonisation du bois.
Sur le terrain, cela se traduit souvent par un simple constat : sans peau de plâtre, une ossature légère est exposée très tôt ; avec une ou deux couches conformes aux tableaux de l'Annexe A, on gagne d'abord du temps avant que le bois ne travaille « en feu » — puis on dimensionne la section ou les parements pour tenir la durée REI demandée une fois les hypothèses d'essai respectées.
8. Solutions REI 15/30/60/90 pour parois à ossature bois (Annexe A normative)
L'Annexe A normative de la NF EN 1995-1-2/NA donne des dispositions constructives pour parois à ossature bois (MOB), intérieures ou extérieures, sans baies ni passages de conduits dans l'esprit des tableaux normatifs — jusqu'aux exigences REI 90 introduites en nov. 2022.
Points structuraux : entraxe maximal 600 mm entre montants (vide) ; ossature en bois massif, en BLC ou en CLT selon les modes de preuve retenus pour la charpente.
Figure 3 — Schéma de principe d'une paroi MOB type REI 90
Pour les planchers : voir le Tableau A.3 de l'AN (dispositions type REI 15 à 60) — en pratique, croisez ces prescriptions avec une étude de plancher bois à solives (portées, appuis, liaisons).
Mise en œuvre : respect des entraxes de vis, des joints (≤ 2 mm), des surcotes d'isolant en cavité, et des règles d'implantation des boîtiers électriques décrites dans l'AN.
9. La méthode FIT (Fire In Timber) pour le calcul des parois non porteuses
Lorsque l'Annexe A ne couvre pas la configuration, l'Annexe B normative propose la méthode FIT pour justifier E et I sur des parois non porteuses (cloisons EI), avec modèles thermiques simplifiés (fonctions séparatrices de température, feu nominal ou paramétrique selon les cas).
La FIT permet d'optimiser des parois hors tableau, à condition de respecter l'ensemble des hypothèses normatives (parements, isolants, fixations).
Concrètement, on sort du confort des assemblages « catalogués » : chaque parement, chaque laine, chaque fixation devient une donnée d'entrée du modèle thermique. C'est utile quand l'architecture impose une épaisseur limite, un parement bois, ou un empilement d'isolants non couvert par l'Annexe A — mais le prix à payer est la rigueur sur les détails d'exécution : un pont thermique ou un joint mal traité casse l'hypothèse aussi sûrement qu'en thermique courant.
10. Calcul des parois porteuses : montants et solives
Pour une paroi porteuse, il faut R en plus de EI : on vérifie les montants (ou solives) avec la section réduite, mais avec des d_0 spécifiques plus élevés qu'un élément isolé :
L'idée est simple à formuler, plus délicate à modéliser : le montant n'est pas une poutre isolée dans l'air chaud — il est confiné par les parements, parfois chargé sur une face, parfois en compression hors plan. D'où des d_0 plus conservateurs que les 7 mm des pièces « nues », et une chaîne de calcul où t_ch et les coefficients d'Annexe B prennent tout leur sens.
Après t_ch, la profondeur carbonisée évolue avec des coefficients k_n, k_2, k_3 et un facteur de section k_s(b) selon l'Annexe B — zone fréquente d'erreurs en bureau d'études.
Le choix de la laine de roche prolonge la protection après chute du parement ; il est obligatoire pour les solutions REI 90 côté Annexe A.
11. La problématique des assemblages : le maillon faible
Les assemblages métalliques sur bois — points sensibles de toute charpente ou ossature dimensionnée en EC5 — conduisent la chaleur et accélèrent la carbonisation locale : les assemblages non protégés ont des tenues intrinsèques courtes (souvent 15 à 20 min selon le Tableau 6.1). Stratégies : distances de rive majorées a_fi, protection par parement, encastrement/bouchonnage, plaques en âme noyées.
Sur chantier, l'erreur classique est de dimensionner une ferme « comme à froid » puis de découvrir en phase EXE que les goussets et boulons sont nus dans le volume feu. Un même diamètre de boulon n'a pas la même pénalité dans du massif épais que dans une âme lamellée-coffrée mince : la chaleur remonte vite le long de l'acier. D'où l'intérêt de traiter l'assemblage en même temps que la pièce : recul, capot, laine, ou report de la connexion hors zone critique.
Comparer avec le comportement acier au feu : pour les projets mixtes, voir comment nous abordons la justification au feu des profilés et charpentes métalliques.
12. Les actions en situation d'incendie : un chargement réduit
La combinaison accidentelle fait intervenir G_k et des fractions ψ des variables (NF EN 1990 / NF EN 1991-1-2). L'EN 1995-1-2 autorise la simplification E_d,fi = η_fi · E_d avec, en France, η_fi = 0,7 (note à ne pas confondre avec 0,6 parfois cité pour d'autres pays) et ψ_fi = ψ_1,1 selon l'AN française.
Vu ainsi, η_fi = 0,7 est une décote globale sur l'effort de calcul : l'effet ressenti en bureau d'études, c'est que la vérification au feu n'est pas une recopie de l'ELU avec les mêmes chiffres — les charges accidentelles sont filtrées avant d'être comparées à une résistance déjà calculée avec γ_M,fi = 1,0. Méfiance toutefois aux notes étrangères ou aux logiciels mal paramétrés : un η_fi pris à 0,6 par habitude change la marge sans que le bois ne s'en aperçoive.
Pour la descente de charges en service, reprenez d'abord la méthode et les ordres de grandeur des charges permanentes et variables, puis appliquez les combinaisons accidentelles.
13. Bonnes pratiques de conception au feu
- Massifier la section plutôt que d'élargir excessivement sans hauteur — rapport périmètre/aire défavorable au feu. Une poutre « plate » expose plus de périmètre par unité d'aire résiduelle : au feu, on paie souvent plus cher qu'en flexion simple à froid.
- Préférer les éléments monolithiques (BLC) aux assemblages multiples exposés. Moins d'interfaces, moins de nids à conduction et de reprises de calcul en rive.
- Traiter les assemblages comme points sensibles (protection, chemins thermiques). Si le bois tient mais que le nœud cède à 20 minutes, c'est le dossier entier qui retombe à la trappe.
- Combiner protection passive (BA) et auto-protection du bois. Les deux mécanismes se cumulent mal quand on les ignore l'un de l'autre : la BA gagne du temps, le bois porte ensuite avec la section résiduelle.
- Vérifier contreventements, abouts d'appui, et hypothèses documentées en note de calcul. Le feu est une situation accidentelle, mais les chemins de charges réels restent ceux du bâtiment : un appui mal modélisé reste faux en feu comme à froid.
- Laine de roche pour exigences élevées sur MOB (notamment REI ≥ 60 / 90). Ce n'est pas du confort acoustique : c'est souvent la condition qui évite que la cavité ne devienne un conduit de flammes après chute d'un parement.
14. Le bois en France : essences régionales et expertise par territoire
La France compte parmi les premières surfaces forestières d'Europe : les ρ_k et essences varient par région, ce qui influence β_n via le Tableau 3.1 (notamment le feuillu dense à 0,55 mm/min).
Un chantier de charpente bois justifiée à l'Eurocode 5 mobilise directement ces paramètres selon l'essence retenue.
Pour la région lyonnaise, notre bureau d'études structure à Lyon applique ces règles aux essences et contextes alpins courants.
En Nouvelle-Aquitaine, une intervention depuis Bordeaux couvre les mêmes enjeux de justification au feu sur d'autres filières bois.
Figure 4 — Schéma des grands massifs et essences dominantes (pédagogique)
14.4 Ingénierie STRUCTALIS — villes d'intervention
Nous accompagnons les projets bois et leur justification au feu sur tout le territoire (Corse, Bretagne, Normandie et au-delà). En Île-de-France, notre bureau d'études structure à Paris intègre ces exigences dès l'avant-projet.
En Méditerranée, notre équipe basée à Marseille traite notamment les essences et climats du littoral.
Midi-Pyrénées / Sud-Ouest : appui depuis Toulouse pour charpentes, MOB et planchers.
Pays de la Loire : Nantes pour vos dossiers neufs et réhabilitation.
Hauts-de-France : Lille et bassin transfrontalier.
Grand Est : Strasbourg pour projets bois et mixtes.
Hérault et littoral : Montpellier pour la justification feu et l'accompagnement chantier.
Provence-Alpes-Côte d'Azur : Nice pour opérations côtières et montagne.
Pour un premier échange ou une reprise d'étude : écrivez-nous avec le contexte de votre projet.
Pour chiffrer une note de calcul ou une mission structure bois, utilisez le formulaire devis.
Calculateur interactif — vérifiez votre élément bois en feu
Le module ci-dessous applique la méthode de la section réduite (élément isolé, d_0 = 7 mm, γ_M,fi = 1,0, η_fi = 0,7 pour le poteau en simplification chargée). Il ne remplace pas une note de calcul complète (parois MOB, assemblages, protections différées).
15. Questions fréquentes (FAQ)
Le bois résiste-t-il vraiment au feu ?
Oui — carbonisation prévisible, couche de charbon protectrice, performances R souvent élevées comparées à l'acier nu à température élevée.
Quelle est la différence entre R, E et I ?
R : mécanique ; E : étanchéité aux flammes/gaz ; I : isolation thermique de la face opposée. Combinaisons usuelles : R, EI, REI.
Quelle méthode de calcul est applicable en France ?
Section réduite §4.2.2 — méthode des propriétés réduites exclue.
γ_M,fi, η_fi et ψ_fi en France ?
γ_M,fi = 1,0 ; η_fi = 0,7 ; ψ_fi = ψ_1,1 (AN française, cohérent avec NF EN 1991-1-2/NA).
Vitesse de combustion du lamellé-collé ?
β_n = 0,70 mm/min et β_0 = 0,65 mm/min pour le résineux ρ_k ≥ 290 kg/m³ (Tableau 3.1).
Température de la ligne de carbonisation ?
300 °C (convention Eurocode 5).
REI 90 sur MOB ?
2 × BA18, entraxes de vis imposés, cavité + vide technique en laine de roche — voir Annexe A (nov. 2022).
d_0 en paroi vs poutre ?
7 mm (isolé) vs 10 / 20 / 30 mm selon traction/compression et niveau REI pour montants/solives (Annexe B).
Structalis réalise-t-il ces calculs ?
Oui — notes de calcul bois avec NF EN 1995-1-2 + NA : charpentes, MOB, planchers, FIT, assemblages. Le détail des prestations figure sur notre page missions et expertises structure bois.
Pour conclure
La tenue au feu du bois repose sur trois piliers : auto-protection par carbonisation, vitesses de combustion bien tabulées, et méthodes normatives adaptées au contexte (éléments isolés vs montants en paroi). L'AN française de 2022 a étendu les solutions REI 90 pour les MOB — un point de vigilance majeur pour les bureaux d'études.
En résumé opérationnel : on commence par la bonne méthode (section réduite en France), on pose correctement les faces exposées et d_0, on ne sous-estime ni les parements ni les assemblages, et on relie toujours le calcul au scénario d'incendie retenu (ISO 834 en prescription courante). Le reste est de la discipline de bureau d'études — mais c'est cette discipline qui évite les mauvaises surprises à la réception des lots techniques.
Pour le pilotage BIM des modèles porteurs : confiez la modélisation BIM et la coordination des modèles à une équipe habituée aux livrables d'exécution.
Les bâtiments recevant du public ou l'industriel : voir notre ingénierie ERP et structures industrielles.
Enfin, le lien feu / séisme sur le dossier global : une étude parasismique croise souvent les mêmes hypothèses de charges accidentelles.
Article rédigé par Mohamed Britel, ingénieur structure, fondateur de STRUCTALIS.
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