La résistance au vent des couvertures en service

Couverture en service avec capteurs installés dans les coins pour mesurer la pression du vent

Le Groupe d’intérêt spécial pour l’évaluation dynamique des systèmes de couverture (SIGDERS), un partenariat entre l’industrie et le CNRC, élabore depuis 16 ans des normes et des lignes directrices pour améliorer la résistance au vent des couvertures à membrane souple fixées mécaniquement (voir Innovation en construction, décembre 2005).

La recherche effectuée par le consortium SIGDERS a mis au jour une lacune dans la prédiction de la performance de ces couvertures tout au long de leur cycle de vie : en effet, les charges engendrées par le vent sur ces couvertures modernes diffèrent de celles qui s’exercent sur les couvertures traditionnelles. Les charges dues au vent pour les couvertures qui sont spécifiées dans le Code national du bâtiment du Canada (CNB), dans les normes de l’American Society of Civil Engineers (ASCE) et dans d’autres normes sont essentiellement dérivées d’essais en soufflerie sur des maquettes de couverture. Ces codes, élaborés il y a 30 ans, ne tiennent pas compte des progrès réalisés récemment dans la technologie des membranes.

Pour comprendre le comportement des couvertures modernes, SIGDERS a récemment observé le comportement sur le terrain d’une couverture commerciale de grande superficie (167 000 mètres carrés ou 1,8 million de pieds carrés) qui fait appel au poly[chlorure de vinyle] (PVC) pour assurer l’étanchéité du système. Les charges dues au vent sur la membrane ont été mesurées en utilisant des capteurs de pression placés dans les coins, sur les bords et dans la partie centrale de la couverture, conformément aux spécifications des codes du bâtiment. Parallèlement, la réponse de la couverture aux charges dues au vent a été quantifiée en mesurant les forces exercées sur les attaches et en observant le flottement de la membrane souple.

Couverture en service avec capteurs installés dans les coins pour mesurer la pression du vent

Les résultats de l’étude montrent que les couvertures modernes composées d’une membrane souple subissent des charges dynamiques dues au vent plus élevées que les couvertures rigides traditionnelles. Plus précisément, le comportement des couvertures à membrane diffère de la pratique actuelle des codes sous plusieurs aspects, par exemple :

• L’intensité des charges dues au vent dans les coins et sur les bords est similaire : la totalité du périmètre de la couverture se comporte comme une seule zone d’intensité élevée. Cela signifie que la conception actuelle sous-estime les charges qui s’exercent sur les bords de la couverture.
• Les forces exercées sur les attaches sont beaucoup plus faibles que les prédictions normales dérivées de la surface tributaire, ce qui indique que les calculs devraient prendre en compte la nature élastique de la membrane dans le calcul des charges.

L’information obtenue à l’issue de cette étude sera utilisée pour mettre à jour les exigences des codes et les normes de fabrication, qui tiendront compte désormais de l’influence des divers types de couverture sur les charges induites, et non pas seulement des résultats des essais en soufflerie. Cela aidera les fabricants à concevoir des couvertures à membrane fixées mécaniquement plus durables et plus aptes à résister à de fortes rafales.

Lors de la prochaine phase du programme SIGDERS, on élargira la portée de l’étude pour tester différentes configurations de couverture et pour identifier les modifications dans les charges dues au vent nécessitées par la tendance croissante à fixer des panneaux photovoltaïques aux couvertures.