L’investigation en structure sous toutes ses formes
Par Nicolas Pelletier, ing.
Il peut être facile de trouver un expert en structure, surtout lorsqu’on parle d’un bâtiment. Mais qu’en est-il des structures autres que celle d’un bâtiment? Où sont les experts?
Des problématiques peuvent survenir sur des structures qui ne sont pas considérées comme « standard » à première vue. Par exemple, des structures temporaires comme des échafaudages, des enseignes, des pylônes électriques, des lampadaires de feux de circulation, des chapiteaux, etc.
Des structures comme celles-ci sont plus susceptibles de subir des dommages causés par des charges de neige ou de verglas, par le vent ou même par une accumulation d’eau.
Sinistres causés par notre climat
Prenons l’exemple d’un poteau servant à supporter d’imposants équipements qui tombe en raison du vent. Une analyse par calculs peut permettre de confirmer que, compte tenu des dimensions de l’assise (par exemple, une plaque d’acier) ainsi que de la hauteur de la structure en question, un contrepoids placé à la base du poteau (par exemple, en béton) n’était pas suffisant pour supporter une charge de vent de conception applicable pour une période de récurrence de 10 ans déterminée par le Code de construction du Québec.
En effet, plus la hauteur du poteau est grande, plus il faut un contrepoids imposant et/ou une assise de grandes dimensions pour augmenter le moment stabilisant. Cette donnée se calcule en multipliant le poids propre de l’équipement par la distance entre le centre de gravité de l’équipement et le point de renversement. En effet, c’est en comparant le moment stabilisant avec le moment renversant, qui lui est généré par la charge de vent, qu’il est possible de déterminer si une structure sera stable ou non.
Il est aussi important de comprendre que plusieurs facteurs sont à considérer lors du calcul d’une charge de vent. Voici les principaux éléments à considérer.
- Coefficient d’exposition : La charge de vent sera plus élevée si l’installation est sur le bord d’un lac comparativement à si elle est entourée de bâtiments qui bloquent le vent.
- Coefficient de rafales : Tout dépendant de l’élément structural à l’étude, les rafales peuvent influencer différemment la charge de vent.
- Coefficient de traînée : Ce coefficient tient compte de la géométrie de la structure. Par exemple, un panneau de signalisation, comme un panneau de limite de vitesse, subira une plus grande charge de vent qu’un lampadaire à surfaces arrondies.
La figure 1 illustre, quant à elle, un exemple d’une enseigne extérieure d’une grande entreprise qui a été arrachée par le vent. Dans ce cas-ci, l’arrachement de la structure a été causé par une défaillance des ancrages au bâtiment.
Une faiblesse de ces ancrages peut découler de la conception ou de l’installation de l’enseigne. C’est-à-dire que ces pièces auraient probablement été sous-dimensionnées ou qu’elles n’ont fait l’objet d’aucune conception par un ingénieur et que la quantité de vis n’aurait pas été suffisante à l’installation.
Figure 1
Enseigne extérieure arrachée par le vent
Sinistres causés par une capacité de chargement inconnue
À d’autres occasions, les sinistres peuvent concerner des éléments structuraux dont la capacité de chargement est inconnue. Il est donc nécessaire de faire appel à un ingénieur en structure afin d’en déterminer la capacité. Par exemple, une rampe d’accès servant aux camions dans un port (figure 2), ou même une ossature métallique servant à l’accrochage d’équipement scénique dans une salle de spectacle (figure 3).
Figure 3
Rampe d’accès pour camions
Figure 4
Ossature métallique pour l’accrochage d’équipement scénique
Dans ces cas-ci, pour déterminer les capacités structurales, un ingénieur se déplace pour faire un relevé de tous les éléments structuraux, c’est-à-dire de mesurer chacun des éléments et d’observer la géométrie, afin de pouvoir ensuite faire les calculs de résistance. Ces derniers peuvent être faits à la main, lorsqu’il s’agit de configurations simples, mais nous utilisons aussi des logiciels numériques d’analyse structurale qui permettent d’obtenir les résultats plus rapidement. La plupart du temps, ces structures sont composées d’acier, mais nous sommes aussi en mesure de faire ces analyses sur des structures en aluminium et en bois.
Des coûts importants, mais aussi des risques pour le public
En plus des coûts très élevés à prévoir pour réparer ou remplacer la structure ayant défailli, il faut aussi prendre en considération que la nouvelle structure devra être sécuritaire et durable, notamment dans le but de protéger le public. Il est donc important de connaître la cause exacte d’une défaillance, afin d’améliorer la conception future de structures similaires et/ou pour bien cibler les réparations à effectuer.
Il arrive parfois que des personnes soient blessées lors d’une défaillance structurale ou lors d’une utilisation au-delà des limites permises, souvent parce que ces limites ne sont pas connues par les utilisateurs. Cela peut mener à des réclamations fort onéreuses en responsabilité civile et à des recours judiciaires qui s’éternisent.
Tranquillité d’esprit
Au final, il serait peut-être judicieux d’opter pour la tranquillité d’esprit. CEP est disponible pour inspecter de façon méticuleuse des installations en tous genres. Que ce soit pour une investigation pour déterminer la cause d’un sinistre ou pour une inspection en vue d’attester la conformité de vos équipements, vous pouvez compter sur le savoir-faire de nos ingénieurs et experts en génie civil.