Dimensionnement d'une ombrière photovoltaïque de parking
1 Typologie de structure
2 Localisation & site
Zones renseignées automatiquement. Vérifier au niveau communal.
Majoration neige > 200 m
0 = libre · 1 = obstrué
Rugosité du site (EN 1991-1-4 Tab. 4.1)
3 Géométrie — Poteau centré
≈ 5 m simple · ≈ 10 m double
Entraxe portiques (5–7,5 m)
Surface couverte (APER)
Courant : 5 à 15°
≥ 2,20 m pour véhicules légers
≈ largeur d'un module + jeu (1,10 m)
4 Charges permanentes
Câbles, onduleurs…
5 Matériaux, profilés & sol
ELS — étude G2
Analyse de l'obligation loi APER
Prédimensionnement — charges climatiques EN 1991-1-3/1-4 (toiture isolée §7.3), vérifications EC3 simplifiées (déversement forfaitaire, interaction N+M enveloppe) et massifs EQU. Note d'exécution (déversement §6.3.2.2, second ordre, assemblages, ancrages) et étude géotechnique à établir par un bureau d'études.
Vue schéma
Surface couverte
125 m²
Traverse
IPE 140
Poteau
HEA 140
Massif
1,8×1,8×0,50 m
Élévations type
cotes en m — résultante de vent à d/4 (EN 1991-1-4 §7.3)
Coupe transversale
Vue de face (longitudinale)
| Charges & combinaisons (structure primaire) | Valeur |
|---|---|
| Permanentes G (ossature 0,14 + modules 0,13 + équip. 0,05) | 0,32 kN/m² |
| Neige s = μ₁ · sk (zone C1, sk = 0,65 kN/m²) | 0,52 kN/m² |
| Vent qp(z = 2,90 m) — ce = 1,62 | 0,572 kN/m² |
| Vent toiture isolée — cf = 0,46 / -0,82 (φ = 0) | 0,26 / -0,47 kN/m² |
| C1 — 1,35 G + 1,50 S (ELU STR) | 1,212 kN/m² |
| C2 — 1,35 G + 1,50 W↓ (ELU STR) | 0,827 kN/m² |
| C3 — 1,00 G + 1,50 W↑ (ELU STR) | -0,384 kN/m² |
| C4 — 1,35 G + 1,50 S + 0,90 W↓ (ELU STR) | 1,449 kN/m² |
| C5 — 1,35 G + 1,50 W↓ + 0,75 S (ELU STR) | 1,217 kN/m² |
| C7 — G + S (ELS car.) | 0,840 kN/m² |
| C8 — G + W↓ (ELS car.) | 0,583 kN/m² |
| C9 — G + W↑ (ELS car.) | -0,149 kN/m² |
| C10 — 0,90 G + 1,50 W↑ (EQU) | -0,416 kN/m² |
- Massif proposé
- 1,8 × 1,8 × 0,50 m
- Poids du massif
- 40,5 kN
- Traction EQU (0,9G + 1,5W↑)
- 10,4 kN
- Contrainte sol (Meyerhof, B′ = 1,16 m)
- 0,029 MPa
- Places couvertes (≈ 12,5 m²/place)
- 10
- Parking assujetti (> 1 500 m²)
- Oui — 1er juillet 2028
- Ombrage à assurer (50 %)
- 1 500 m²
- Dont ombrières PV, mini (17,5 %)
- 525 m²
- Couvert par ce projet
- 125 m² (4,2 %)
Ce projet seul n'atteint pas le plancher de 17,5 % en ombrières photovoltaïques — prévoir d'autres rangées, ou un procédé mixte avec dispositifs végétalisés (loi n° 2025-1129).
Vérification globale
Taux d'utilisation le plus élevé parmi les 15 vérifications listées ci-dessous.
9,6 / 16,7 kN·m · NF EN 1993-1-1 §6.2.5
4,7 / 10,0 kN·m · EC3 §6.3.2 — simplifié
21,8 / 25,0 mm · EN 1990 A1.4 — ELS
22,6 / 24,3 kN·m · NF EN 1993-1-1 §6.2.5
6,0 / 14,6 kN·m · EC3 §6.3.2 — simplifié
18,1 / 121 kN · EC3 §6.2.6
18,1 / 60 kN · EC3 §6.2.8
18,1 / 25,0 mm · ELS caractéristique
36 / 229 kN · EC3 §6.3.1 (Lcr = 2H)
M = 28,2 kN·m · EC3 §6.3.3 — simplifiée
10,4 / 36,5 kN · EN 1990 §6.4.2 — EQU
EN 1990 — EQU
0,029 / 0,20 MPa · NF EN 1997-1 §6.5 — ELS
2,20 m · Gabarit véhicules légers
panne cl. 1 · traverse cl. 1 · poteau cl. 1 · EC3 Tab. 5.2
Dimensionner une ombrière photovoltaïque : ce qu'il faut savoir
Mis à jour le
Portée par la loi APER du 10 mars 2023, l'ombrière de parking — que l'on appelle aussi carport solaire — est devenue l'un des ouvrages métalliques les plus construits de France : les parcs de stationnement extérieurs de plus de 1 500 m² doivent ombrager au moins la moitié de leur superficie, dès le 1er juillet 2026 pour les plus grands d'entre eux, sous peine de sanctions annuelles. Structurellement, c'est un ouvrage singulier : une toiture « isolée » (sans parois), légère, et très sensible au vent ascendant.
Le soulèvement, phénomène dimensionnant
Contrairement à un bâtiment, le vent s'engouffre sous la toiture d'une ombrière. La NF EN 1991-1-4 §7.3 la traite en « toiture isolée » : ses coefficients donnent à la fois une pression descendante (cf,max) et un soulèvement (cf,min) qui dépend du taux de blocage φ de la sous-face. Sur une toiture plate, passer d'un passage libre (φ = 0) à une sous-face totalement obstruée par des véhicules hauts ou du stockage (φ = 1) fait passer le coefficient de force global de −0,5 à −1,3, soit un soulèvement 2,6 fois plus élevé. La combinaison 1,0 G + 1,5 W↑, où le poids propre est favorable, gouverne très souvent la traverse, le poteau et surtout le massif de fondation.
Cinq typologies, deux façons de descendre le vent
Le marché s'est standardisé autour de quelques schémas statiques : poteau centré (porte-à-faux symétrique, idéal en double rangée), poteau déporté (un côté entièrement dégagé), double poteaux centrés, portique à deux poteaux et structure en Y (fût unique et bras inclinés, signature architecturale). Ce qui les sépare vraiment, c'est la façon dont le couple de vent redescend au sol. Sur un appui unique, il devient un moment d'encastrement en pied, qu'il faut équilibrer par un massif lourd. Sur deux appuis, il devient un simple différentiel d'effort vertical : à géométrie égale, l'outil montre que le portique divise le moment en pied par plus de dix et le poids de massif par trois. En contrepartie, sa traverse est légèrement plus forte — la travée fléchit davantage qu'un porte-à-faux de demi-largeur — et ses poteaux tombent dans le stationnement.
Des fondations gravitaires
L'ombrière tire sur ses fondations : la vérification d'équilibre statique (0,9·Gstb ≥ 1,5·W↑) impose des massifs en béton dont le poids équilibre la traction et le renversement. L'outil propose automatiquement le massif carré le plus compact qui vérifie soulèvement, renversement et contrainte au sol, ou vérifie un massif que vous imposez. Selon le rapport géotechnique, ces massifs gravitaires peuvent céder la place à des pieux ou des micropieux.
Comment calculer une ombrière photovoltaïque ? La méthode pas à pas
L'outil déroule les étapes d'une note de calcul de charpente métallique classique, adaptées aux particularités de la toiture isolée. Chaque étape est reprise dans la note de calcul exportable en PDF.
Pression dynamique de pointe et actions du vent (NF EN 1991-1-4)
La vitesse de référence vb,0 dépend de la zone de vent (1 à 4) de l'annexe nationale française, déduite ici du département puis affinable au niveau communal. La pression dynamique de pointe qp(z) est évaluée au point haut de la toiture, en fonction de la catégorie de rugosité du terrain (0 à IV) :
Pression dynamique de pointe
qp : pression de pointe (kN/m²) · ce : coefficient d'exposition (2,35 à 10 m en rase campagne) · qb : pression de référence · ρ : masse volumique de l'air, 1,225 kg/m³ · vb,0 : vitesse de référence de la zone (22 à 28 m/s)
La force globale sur la structure primaire utilise le coefficient de force cf des toitures isolées monopente, interpolé selon la pente α (0 à 30°) et le taux de blocage φ, avec φ = 0 pour un passage totalement libre et φ = 1 pour une sous-face obstruée :
Force globale de vent
Fw : force résultante (kN) · cf : coefficient de force de la toiture isolée (−1,8 à +1,2) · qp : pression de pointe (kN/m²) · A : surface de la toiture (m²)
Cette résultante s'applique à d/4 du bord au vent (§7.3(6)), ce qui crée un moment de renversement même sur un poteau centré. Les pannes et leurs fixations sont, elles, vérifiées avec les coefficients de pression nette locaux cp,net des zones A/B/C (§7.3(5)), nettement plus sévères que le coefficient global.
Charge de neige (NF EN 1991-1-3)
La charge caractéristique au sol sk est donnée par la zone de neige (A1 à E) de l'annexe nationale, majorée selon l'altitude du site : la majoration est nulle jusqu'à 200 m, atteint 0,30 kN/m² à 500 m, 1,05 kN/m² à 1 000 m et 4,55 kN/m² à 2 000 m. Sur la toiture, pour une pente α ≤ 30°, le coefficient de forme vaut μ1 = 0,8 :
Charge de neige sur la toiture
s : charge sur la toiture (kN/m²) · μ1 : coefficient de forme, 0,8 jusqu'à 30° · Ce : coefficient d'exposition (1,0 en site normal) · Ct : coefficient thermique (1,0) · sk : charge au sol de la zone, majorée de l'altitude
Dans les zones concernées, la situation accidentelle de neige exceptionnelle (sAd) est également vérifiée. À l'inverse du vent, la neige charge la structure vers le bas et gouverne surtout les pannes et la flèche de la traverse en montagne.
Combinaisons d'actions (NF EN 1990)
Dix combinaisons ELU/ELS sont évaluées avec ψ0 = 0,5 pour la neige et 0,6 pour le vent. Trois gouvernent presque toujours le dimensionnement : la combinaison gravitaire 1,35 G + 1,50 S, la combinaison de soulèvement où le poids propre est favorable :
Combinaison de soulèvement
qELU,↑ : charge de calcul en soulèvement (kN/m²) · G : charges permanentes (ossature + modules + équipements) · W↑ : vent ascendant, négatif · le poids propre est pris avec son coefficient favorable 1,00
et la combinaison d'équilibre statique (EQU) qui dimensionne le massif de fondation : 0,9 G + 1,5 W↑. C'est la signature structurelle de l'ombrière : plus elle est légère, plus le soulèvement est critique.
Vérifications acier (NF EN 1993-1-1)
Les pannes travaillent en travée simple sur la trame T, sous les coefficients locaux cp,net :
Moment d'une panne
Mpanne : moment maximal (kN·m) · p : charge linéique reprise par la panne (kN/m), soit la charge surfacique multipliée par l'entraxe · T : trame entre portiques (m)
La traverse suit le schéma statique de la typologie choisie. Pour un poteau centré, le moment de console gouverne, avec a la longueur du porte-à-faux :
Moment de console
Mconsole : moment à l'encastrement (kN·m) · q : charge linéique sur la traverse (kN/m), soit la charge surfacique multipliée par la trame · a : longueur du porte-à-faux (m), soit la demi-largeur pour un poteau centré
Sous soulèvement, la semelle inférieure du profilé se retrouve comprimée sans maintien latéral : le moment résistant est minoré par un coefficient de déversement forfaitaire, ce qui pénalise les profils élancés. Les flèches sont limitées à a/100 en porte-à-faux et L/200 en travée. Le poteau, encastré en pied et libre en tête, est vérifié au flambement avec une longueur de flambement Lcr = 2H, puis en interaction compression + flexion (NEd/Nb,Rd + k·MEd/Mc,Rd ≤ 1).
Massif de fondation gravitaire
Trois vérifications s'enchaînent. D'abord le non-soulèvement : le poids du massif doit équilibrer la traction d'équilibre statique :
Non-soulèvement du massif
Gmassif : poids propre du massif (kN), soit 25 kN/m³ × B² × h · Ntraction,EQU : traction en tête de massif sous 0,9 G + 1,5 W↑ (kN) · le coefficient 0,9 minore le poids stabilisant
Puis le non-renversement autour de l'arête de l'assise (Mstab ≥ Mdst), et enfin la contrainte au sol à l'ELS, avec le modèle de Meyerhof qui réduit la largeur d'assise en fonction de l'excentricité e de la charge :
Contrainte au sol excentrée (Meyerhof)
σref : contrainte de référence sous l'assise (MPa) · N : effort vertical total à l'ELS, massif compris (kN) · B : côté du massif carré (m) · B′ : largeur effective réduite par l'excentricité e (m) · qadm : contrainte admissible du sol, issue de l'étude géotechnique
L'outil propose automatiquement le massif carré le plus compact — larges et peu profonds en priorité, pour limiter le terrassement — qui vérifie les trois critères, ou vérifie un massif que vous saisissez.
Surface couverte, puissance crête et obligation de solarisation
La surface couverte (largeur × trame × nombre de travées) est convertie en places de stationnement couvertes (place standard 2,5 × 5 m, soit 12,5 m²), puis rapportée à la superficie du parc pour situer le projet vis-à-vis de l'obligation de solarisation. L'outil affiche les deux repères réglementaires : la moitié de la superficie à ombrager, et le plancher de 17,5 % en ombrières photovoltaïques qui s'applique dans un procédé mixte complété par de la végétalisation.
Ce que contient une note de calcul de structure photovoltaïque
La note de calcul est le document qui justifie que la structure supporte les efforts de l'installation photovoltaïque. Elle est demandée par le maître d'ouvrage, par l'assureur au titre de la garantie décennale, et souvent par le gestionnaire de réseau au moment du raccordement. Une note sérieuse comporte toujours les mêmes rubriques :
- Localisation et hypothèses de site — commune, altitude, catégorie de terrain, zone de vent, zone de neige et zone de sismicité.
- Description de l'ouvrage — typologie, géométrie, nuance d'acier, calepinage des modules et système de fixation retenu.
- Descente de charges — charges permanentes détaillées, actions climatiques et combinaisons d'actions.
- Vérifications élément par élément — pannes, traverse, poteaux, avec le taux d'utilisation de chacun.
- Fondations — efforts en pied, dimensions du massif ou des pieux, contrainte transmise au sol.
- Conclusion et limites — ce qui est justifié, et ce qui reste à traiter.
Cet outil produit cette structure de document au stade du prédimensionnement, exportable en PDF. Il vous donne des profilés, des massifs et une surface couverte réalistes pour chiffrer un projet, répondre à un appel d'offres ou vérifier l'offre d'un ombriériste. La note d'exécution signée, qui engage la responsabilité de son auteur, relève d'un bureau d'études structure : elle reprend le déversement complet (§6.3.2.2), les effets du second ordre, les assemblages, les platines et tiges d'ancrage, le contreventement longitudinal et, le cas échéant, la vérification sismique.
De la surface couverte à la puissance crête
Le dimensionnement structurel donne une surface de toiture ; le porteur du projet, lui, raisonne en kilowatts-crête. La conversion est directe. Dans les conditions d'essai normalisées, un module reçoit 1 000 W par mètre carré : sa puissance crête est donc son rendement multiplié par sa surface. Un module courant de rendement 20 % délivre ainsi 200 Wc par mètre carré de module, soit environ 0,20 kWc par mètre carré de toiture couverte une fois le calepinage serré. Les modules à haut rendement (22 à 23 %) montent à 0,22–0,23 kWc/m².
Une ombrière simple rangée de 5 m de largeur sur six trames de 5 m — 150 m² et douze places couvertes — représente donc de l'ordre de 30 kWc. Le productible annuel, en kWh par kWc installé, dépend du site, de l'inclinaison et de l'orientation : il se calcule sur PVGIS, le service gratuit de la Commission européenne. Attention à ne pas transposer un productible d'installation inclinée à 30° sur une ombrière à 8° : la pente faible, choisie pour limiter les efforts de vent et la hauteur du point haut, coûte quelques points de production.
Dimensions courantes d'une ombrière de parking
Le marché s'est standardisé autour de géométries qui optimisent à la fois le stationnement (multiples de la place de 2,50 m) et le tonnage d'acier. Ces plages constituent un bon point de départ dans l'outil :
| Paramètre | Plage courante | Commentaire |
|---|---|---|
| Trame entre portiques | 5,00 à 7,50 m | 2 ou 3 places par trame ; au-delà, pannes et traverse grossissent vite |
| Largeur couverte | ≈ 5 m / 10–11 m | Simple rangée / double rangée dos à dos |
| Hauteur libre | 2,20 à 2,50 m (VL) | 2,80 à 4,50 m pour utilitaires et poids lourds |
| Pente de toiture | 5 à 15° | Compromis production PV / coefficients de vent / point haut |
| Puissance crête | ≈ 0,20 kWc/m² | Module de rendement 20 % ; 0,22–0,23 kWc/m² en haut rendement |
| Acier | S235 à S355 | Galvanisation à chaud pour une durée de vie de 25 à 30 ans en extérieur |
Comment ce calcul est vérifié
Le moteur de cet outil est couvert par une suite de 64 tests automatisés construite sur des références externes, et non sur ses propres sorties.
- Les coefficients de vent des toitures isolées sont ceux de la norme. Coefficient de force global et pressions nettes des zones A, B et C : les valeurs de la NF EN 1991-1-4 §7.3 sont reprises ligne à ligne dans les tests, pour les pentes de 0 à 30° et les deux taux de blocage. Aux sept pentes tabulées, l'outil les restitue à l'identique. Entre deux pentes, l'interpolation est recalculée indépendamment du moteur et coïncide.
- La pression de vent est recalculée depuis les formules de la norme. Le coefficient d'exposition est réécrit dans les tests à partir de la NF EN 1991-1-4, indépendamment du moteur, pour les cinq catégories de terrain et sept hauteurs. En rase campagne à 10 m, il vaut 2,35 — la valeur de référence de la norme.
- Les moments et les flèches sont mis en regard des solutions publiées de la résistance des matériaux. La traverse de la structure en Y est une poutre continue sur trois appuis, dont la solution est connue : moment sur appui central q·L²/8, moment maximal en travée 9·q·L²/128, réactions 3qL/8 en rive et 10qL/8 au centre. L'outil retrouve ces quatre valeurs exactement, et la somme des réactions égale la charge appliquée.
- La contrainte transmise au sol est refaite hors du moteur. La largeur d'assise réduite par l'excentricité, la contrainte de référence et le poids du massif sont recalculés dans les tests à partir des dimensions retenues. Le critère de non-soulèvement bascule exactement à 0,9 fois le poids du massif, et un massif proposé est toujours recontrôlé sur les trois critères avant d'être validé.
- Les seuils réglementaires affichés sont ceux du calcul. Les 1 500 m², la moitié de superficie à ombrager, les 35 % de cette moitié en ombrières photovoltaïques et les échéances de juillet 2026 et 2028 sont contrôlés contre les valeurs qui pilotent l'analyse de conformité. L'écran, la note PDF et ce texte ne peuvent donc pas diverger.
- Une saisie incomplète ne produit jamais de résultat. Dix-huit saisies vides, négatives ou hors du domaine de la norme sont contrôlées : l'outil s'abstient au lieu de rendre un chiffre. Une pente laissée vide n'est pas lue comme une toiture plate, et sans portance de sol renseignée, aucun massif n'est proposé.
Références
- NF EN 1991-1-4 (novembre 2005) et son annexe nationale NF EN 1991-1-4/NA (mars 2008, amendements A1 juillet 2011, A2 septembre 2012, A3 avril 2019) — Eurocode 1, actions sur les structures, partie 1-4 : actions du vent. Source du §7.3 (toitures isolées monopente), des coefficients de force et de pression nette, du point d'application de la résultante à d/4, des vitesses de référence par zone et des catégories de rugosité. Fiche AFNOR de l'annexe nationale compilée.
- NF EN 1991-1-3 (avril 2004) et son annexe nationale NF EN 1991-1-3/NA (mai 2007) — Eurocode 1, partie 1-3 : charges de neige. Source des zones A1 à E, de la loi de majoration d'altitude, du coefficient de forme μ1 et des valeurs accidentelles. Fiche AFNOR de l'annexe nationale.
- NF EN 1990 — Eurocode 0, bases de calcul des structures. Source des combinaisons d'actions ELU, ELS et de l'état-limite d'équilibre statique (EQU) qui dimensionne les massifs.
- NF EN 1993-1-1 — Eurocode 3, calcul des structures en acier, partie 1-1 : règles générales. Source de la classification des sections (§5.5), des résistances en flexion et cisaillement (§6.2), du flambement par compression (§6.3.1) et de l'interaction compression-flexion (§6.3.3).
- NF EN 1997-1 — Eurocode 7, calcul géotechnique, partie 1 : règles générales. Source du modèle de largeur effective (Meyerhof) employé pour la contrainte sous une semelle chargée excentriquement.
- NF P 94-500 (novembre 2013) — Missions d'ingénierie géotechnique : classification et spécifications. Définit la mission G2 de conception qui fournit la contrainte admissible du sol attendue en entrée de l'outil.
- Loi n° 2023-175 du 10 mars 2023, article 40, relative à l'accélération de la production d'énergies renouvelables, dans sa version en vigueur — modifiée par l'article 8 de la loi n° 2025-1129 du 26 novembre 2025 de simplification du droit de l'urbanisme et du logement. Source du seuil de 1 500 m², de la moitié de superficie à ombrager, des 35 % de cette moitié en ombrières photovoltaïques, des échéances et des sanctions de 20 000 et 40 000 € par an. Texte consolidé sur Légifrance.
- Décret n° 2024-1023 du 13 novembre 2024 portant application de l'article 40 de la loi n° 2023-175. Définit la superficie de parc à retenir (emplacements et voies de circulation, hors espaces verts et zones de stockage) et la liste des exonérations. Texte au Journal officiel.
- PVGIS — Photovoltaic Geographical Information System, Centre commun de recherche de la Commission européenne. Service public gratuit de calcul du productible photovoltaïque par localisation, inclinaison et orientation. Présentation du service.
- Toitures isolées monopente, de 0 à 30° de pente. C'est le domaine du §7.3 de la NF EN 1991-1-4, sur lequel repose tout le calcul de vent. Une ombrière à deux pentes, une couverture en sheds ou un auvent accolé à un bâtiment relèvent d'autres chapitres de la norme.
- France métropolitaine. Les zones de vent et de neige proposées à partir du département sont celles des annexes nationales françaises. Les départements et régions d'outre-mer, soumis au vent cyclonique, appellent une méthode distincte et un seuil de solarisation fixé par décret propre à chaque territoire.
- Prédimensionnement des barres et des massifs. L'outil retient les profilés et les fondations ; les assemblages, les platines et tiges d'ancrage, le contreventement longitudinal et la vérification sismique relèvent de la note d'exécution d'un bureau d'études structure.
- La portance du sol est une donnée d'entrée, pas un résultat. La contrainte admissible que vous saisissez doit venir d'une mission géotechnique de conception G2 (NF P 94-500), qui indiquera aussi si un massif gravitaire convient ou s'il faut passer à des pieux ou des micropieux.
Questions fréquentes
Pour aller plus loin