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Centre d'assistance technique
Téléphone : 888-631-4357 (poste 6599), option 6
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| Le diaphragme et les éléments qui influencent la résistance
 | Christian Audet, ing.
Ingénieur, produits profilés
Canam Canada
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Nouveautés
Au cours des dernières années, de nouvelles tendances dans le domaine du tablier métallique ont fait leur apparition. L’une de ces tendances est l’utilisation de plus en plus populaire des attaches mécaniques telles les clous et les vis. Les avantages reliés à l’utilisation des clous et des vis sont nombreux : installation rapide avec des outils beaucoup plus performants que par le passé, inspection facile et une augmentation accrue de la capacité en cisaillement avec l’utilisation de vis aux joints de feuilles de tablier. La chronique sur le tablier métallique qui a été publiée dans l’édition de juin 2006 de ce bulletin technique donne toutes les informations techniques sur les types de connecteurs. Les nouveaux tableaux des résistances adaptées pour le calcul aux états limites publiés par l’ICTAB montrent les différentes combinaisons de connecteurs (clous, vis, soudures et sertissage). Vous pouvez trouver les valeurs de ces résistances dans le document « Design of Steel Deck Diaphragms – 3rd Edition » de l’ICTAB ou dans le catalogue Steel Deck Diaphragm de Canam. L’ingénieur concepteur a la possibilité de choisir la combinaison de connecteurs qui lui offre une résistance satisfaisante selon les types de connecteurs qui conviennent.
Responsabilité des intervenants
Le fait d’avoir sur le marché plusieurs types de fixations et des monteurs qui préfèrent installer certains types plutôt que d’autres peut donner des maux de tête aux ingénieurs et aux autres intervenants. La norme ICTAB 10M-06 énumère, dans la section « 8.5 Plans », les responsabilités de chacun. L’ingénieur concepteur doit fournir des plans et devis complets, scellés et signés. L’information sur ces plans doit spécifier le type de tablier (profondeur, épaisseur, type de joint, type de fini), les types de connecteurs requis ainsi que leurs caractéristiques (aux joints et aux supports) et aussi l’espacement de ces derniers. D’autres informations complémentaires sont impératives telles que les charges pondérées ainsi qu’un croquis montrant les zones des différents patrons d’attache (voir Figure 1). Cette information complémentaire est très importante si le fabricant de la charpente ou le monteur désire proposer des alternatives pour les patrons des connecteurs.
Figure 1
Patrons d'attaches du tablier métallique
| | Tablier | Connecteurs | |
Zone | Cisaillement pondéré | Profilé | Épaisseur | Au support | Au joint
(c/c) | Remarques |
| kN/m
(lb/pi) | | mm
(po) | mm
(po) | mm
(po) | |
| 18,5
(1 270) | P-3606 | 1,21
(0,048) | Soudure par pointage
19
(3/4 )
Patron 36/7 | Vis No 10 @
150
(6) | Souder le tablier sur le périmètre du bâtiment à tous les 150 mm (6 po) |
| 14,0
(960) | P-3606 | 0,91
(0,036) | Soudure par pointage
19
(3/4 )
Patron 36/7 | Vis No 10 @
1 000
(12) | Souder le tablier sur le périmètre du bâtiment à tous les 150 mm (6 po) |
| 5,0
(340) | P-3606 | 0,76
(0,030) | Soudure par pointage
19
(3/4 )
Patron 36/4 | Vis No 10 @
1 000
(12) | Souder le tablier sur le périmètre du bâtiment à tous les 150 mm (6 po) |
Le fournisseur du tablier métallique doit, quant à lui, fournir des plans de montage pour l’installation de ses produits en tenant compte des caractéristiques des feuilles à installer (longueur, quantité, épaisseur et la désignation de zinc). Dans certaines régions de l’Ouest Canadien et de l’Ontario, des monteurs spécialisés appelés « Roofers » interviennent à titre de sous-traitant et produisent ces plans de montage.
Toute modification apportée aux plans originaux doit faire l’objet d’une révision et être approuvée par l’ingénieur concepteur puis transmise à tous les intervenants. Aucune modification des paramètres importants (type de tablier, type de connecteurs, patrons d’attache) ne doit être apportée sans l’approbation de l’ingénieur concepteur. Si l’ingénieur concepteur à titre de représentant de l’acheteur apporte des changements, les coûts devront être révisés lors de la renégociation du contrat. Advenant un cas où le monteur n’aurait pas installé le tablier ou les attaches selon les spécifications indiquées sur les plans et devis ou selon le plan de montage, il serait tenu responsable des coûts supplémentaires engendrés pour tout remplacement ou renforcement des produits utilisés.
Choix des connecteurs
L’ingénieur concepteur a maintenant le choix d’utiliser des patrons d’attaches qui offrent beaucoup de possibilités de types de connecteurs. Plusieurs facteurs influencent les ingénieurs concepteurs dans le choix des connecteurs. Le premier est l’habitude d’utilisation d’un même type parce que peu de problèmes reliés à l’installation sont survenus au cours des projets antérieurs. Ou bien le fait inverse, des problèmes d’installation au chantier ont été rencontrés avec certains connecteurs, et par conséquent l’ingénieur propose d’autres types. Canam est un fournisseur de tablier métallique qui ne fait pas l’installation de ses propres produits. Cependant, les profilés fournis sur le marché pour les toits sont tous bivalents, c'est-à-dire sont disponibles avec un joint de type mâle/femelle pour le sertissage ou avec un joint superposé pour l’utilisation de vis.
Conception optimisée
Le Code national du bâtiment - Canada 2005 (CNB) est beaucoup plus sévère en ce qui a trait au séisme (conception par capacité) ce qui a pour effet que les efforts de cisaillements dans le diaphragme sont plus élevés. Pour les régions où le séisme gouverne la conception, l’utilisation avec les attaches par sertissage au joint de feuille devient alors moins efficace. Sur la côte ouest canadienne ainsi que dans les régions d’Ottawa, Montréal et Québec, l’utilisation de joints vissés a beaucoup gagné en popularité au cours des dernières années. L’utilisation des joints vissés offre une résistance accrue en cisaillement, et dans certains cas, elle permet même d’optimiser l’épaisseur du tablier métallique et de réduire considérablement les coûts. En ce qui regarde les soudures et les clous, en général la capacité en cisaillement des patrons d’attache avec des soudures sera légèrement plus élevée qu’avec les clous.
Installation
Tel que mentionné dans le premier paragraphe, l’utilisation des connecteurs mécaniques comme les clous et les vis offrent certains avantages. Cependant, peu importe le type de connecteurs utilisés ou le type de joints de tablier, l’installation de ces derniers doit être faite dans les règles de l’art sinon les capacités en cisaillement réelles risquent d’être différentes de celles auxquelles l’ingénieur s’attend d’avoir pour résister aux charges de cisaillement. Voici pour chacun des types de connecteurs et de tablier les avantages et inconvénients :
- Sertissage (button punch)
Cette méthode d’attache des feuilles entre leurs joints est très populaire et très répandue. Elle est peu coûteuse car elle ne requiert aucune attache mécanique et est aussi très rapide. Par contre l’inspection du joint de feuille par poinçonnement n’est pas facile à faire. L’un des problèmes rencontrés par les monteurs est que le joint peut se défaire sous une charge concentrée, comme par exemple une personne qui pose son pied près du joint. De plus, la capacité en cisaillement qu’offre un joint par sertissage est faible.
- Vis
La vis offre une capacité en cisaillement accrue au joint de feuille si on compare avec le sertissage. Les outils développés ces dernières années pour l’installation a permis d’augmenter la vitesse d’installation de façon considérable. L’inspection de joints vissés est plus facile. L’utilisation de vis augmente légèrement le coût de l’installation à cause de la vis elle-même. Le type de vis doit être choisi selon l’épaisseur des éléments à connecter.
- Soudure
Ce type d’attache est très répandu car il est utilisé depuis longtemps. Les soudures aux supports offrent une bonne capacité au cisaillement et sont relativement moins coûteuses que les clous. L’installation est très importante, la fusion entre le tablier et le support doit être parfaite. Un manque de chaleur fait en sorte que le tablier pourrait se détacher, et au contraire une chaleur trop élevée lors de la fusion aura pour effet de percer ou endommager le support. Le soudeur doit être qualifié selon le Bureau canadien de soudage (CWB)
- Clous
L’utilisation des clous représente une nouvelle tendance. Tout comme pour les vis, des outils très performants ont été développés ces dernières années pour faciliter leur installation. Le monteur n’a pas à avoir de compétences particulières et l’inspection de ces connecteurs est très facile à faire. Le choix des clous est très important, il existe plusieurs types de clous et le monteur doit utiliser le bon type selon ce qui est spécifié par l’ingénieur concepteur et recommandé par le fournisseur. Un type de clous mal adapté à son support peut ne pas percer ce dernier, ou bien passer au travers.
Tablier
Le tablier métallique joue un rôle important au niveau du diaphragme. Donc l’installation de ce dernier est très importante et surtout l’installation au joint entre deux feuilles. L’installation du tablier diffère légèrement selon le type de joint (mâle/femelle pour le sertissage et superposé pour joint vissé).
Lorsque le monteur pose des feuilles avec joints mâle/femelle, il n’a qu’à s’assurer que la partie femelle soit superposée à la partie mâle de l’autre feuille. Certains problèmes de pose peuvent survenir si le joint mâle ou femelle est déformé lors de la manutention. Les joints doivent être intacts si l’on veut que les deux parties s’emboîtent exactement l’une dans l’autre. La pose des feuilles sur le périmètre du bâtiment doit être vérifiée au départ afin de ne pas engendrer des problèmes d’alignement lors de la pose des feuilles subséquentes. S’il y a des problèmes d’alignement au départ, il sera difficile de les corriger parce que le joint mâle/femelle n’offrira pas de liberté de positionnement entre deux feuilles. Les feuilles sont posées en parallèle et le recouvrement est toujours fixe.
Par contre pour le tablier avec joints chevauchés, il est très facile de réajuster l’alignement des feuilles entre elles car le recouvrement peut être modifié légèrement. Les joints chevauchés exigent plus de vérification lors de la pose, habituellement un mesurage est fait à chaque 9,1 m (30 pieds).
Conclusion
Le diaphragme est un élément important dans la conception d’un bâtiment. Plusieurs facteurs peuvent influencer les capacités en cisaillement auxquelles il doit résister. Le type de tablier, les types de connecteurs, la qualité de l’installation et les différents patrons d’attache sont tous des éléments qui influencent les capacités en cisaillement d’un bâtiment. Chaque intervenant a ses responsabilités, que ce soit l’ingénieur concepteur qui représente le client ou les sous-traitants. L’ingénieur concepteur doit réviser et approuver toute modification apportée aux plans originaux.
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