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17 août 2015

2719-DR00086A

MUNICIPALITÉ DU CANTON DE HATLEY

RAPPORT D’EXPERTISE EN STRUCTURE

Aménagement hôtel de ville Déformations des fermes de bois au toit

Bâtiment existant situé au 4785, ch. de Capelton, North Hatley

Projet no 2725-S09222A

Préparé et vérifié par : ______________________________

Martin B. Greusard, ing. No de membre O.I.Q. : 5019597

CIMA+ 3385 rue King Ouest

Sherbrooke (Québec) J1L 1P8

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1. Introduction

1.1 Mise en situation Dans le cadre du projet d’aménagement du bâtiment de l’Hôtel de Ville du Canton de

Hatley (situé au 4785, ch. de Capelton, North Hatley), la firme d’architectes ADSP a

mandaté CIMA+ afin d’effectuer un relevé d’une partie de la structure.

Le 11 août dernier, M. Jonathan Dubuc, ingénieur en structure chez CIMA+ s’est rendu

sur place pour effectuer une inspection sommaire (visuelle seulement) des fermes de bois,

ajoutées au toit pour remplacer les colonnes du deuxième étage. Visuellement, les fermes

supportant les tirants démontrent un mauvais comportement structural et une instabilité.

CIMA+ a émis un avis indiquant que la situation nécessite l’expertise d’un ingénieur.

1.2 Rappel du mandat Suite à cet avis, la municipalité à octroyer un mandat supplémentaire le 1er septembre à

CIMA+.

Ce mandat consiste à réaliser une étude de la structure existante dans le secteur non

réaménagé afin de présenter des mesures temporaires pour stabiliser la structure, et des

mesures permanentes dans le secteur réaménagé dans le but de pallier le problème

structural constaté dans l’entretoit des locaux du bâtiment existant.

2. Méthodologie Le mandat s’est déroulé selon les étapes suivantes :

• Étape 1 : Relevé;

• Étape 2 : Analyse (études de la structure existante);

• Étape 3 : Rapport (incluant recommandation pour travaux de réparation).

3. Relevé En complément au relevé préliminaire déjà effectuée, M. Martin B. Greusard, ingénieur en

structure et Mme Maude Fontaine, technicienne en structure se sont rendu le 3 septembre

2015 sur les lieux du bâtiment existant (situé au 4785, ch. de Capelton, North Hatley) afin

d’effectuer un relevé.

L’essentiel de ce relevé s’est déroulé directement dans l’entretoit, où la problématique de

déversement des fermes est observable.

• La structure d’origine du toit est composée de fermes en bois espacées au

± 610 mm centre-en-centre. Des contreventements en bois sont présents entre les

fermes. Des panneaux de contreplaqué en bois recouvrent la corde supérieure de

ces fermes.

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• Entre ces fermes d’origine se retrouvent neuf (9) fermes maîtresses en bois,

espacées à des distances variant de 3.5 m à 4.0 m.

• Les fermes maîtresses ont une hauteur hors-tout de ± 1.8 m et une portée de

± 8.3 m (de l’axe C jusqu’à l’axe H).

• Chaque ferme maîtresse est composée de quatre (4) plis, mais avec un espace

libre au milieu (i.e. quatre (4) fermes conventionnelles installées côte à côte, deux

à deux).

• À proximité de l’axe D, chaque ferme maîtresse supporte sur sa corde inférieure

une tige en acier (suspente) boulonnée au travers d’une plaque d’acier. Cette tige

passe entre le 2e et le 3e pli des fermes maîtresses.

• Entre les axes F et G, huit (8) fermes maîtresses supportent sur leur corde

inférieure des poutres de bois massif (152 mm large x 304 mm haut). Celles-ci

supportent des tiges en acier (suspente) boulonnées au travers d’une plaque

d’acier.

• Une ferme maîtresse entre les axes F et G supporte sur sa corde inférieure une

tige en acier (suspente) boulonnée au travers d’une plaque d’acier. Cette tige

passe entre le 2e et le 3e pli de la ferme maîtresse.

• Les fermes maîtresses possèdent des contreventements latéraux situés au milieu

de celle-ci. Aucun autre contreventement n’est présent sur la corde supérieure.

• Une (1) seule cale par ferme maîtresse a été observée sur la corde supérieure

(présente entre le 2e et le 3e pli).

• Aucune fixation entre les plis d’une même ferme maîtresse n’a été observée.

• Au total, quatre (4) fermes maîtresses présentent des déformations latérales

(phénomène de déversement), pouvant atteindre jusqu’à 200 mm.

(Voir annexe pour complément)

4. Analyse Suite aux observations effectuées lors du relevé, l’analyse du système structural a été

effectuée.

Le plancher du 3e niveau n’est pas supporté par un système conventionnel tel des

colonnes se prolongeant d’étage en étage jusqu’aux fondations. Il est plutôt suspendu via

des tiges d’acier dissimulées dans les murs et qui prend appui sur des fermes maîtresses

présentes dans l’entretoit. Ces fermes maîtresses transfert la charges jusqu’aux appuis

situés aux axes C (poutre continue intérieure) et H (mur extérieur Sud). Pour ce faire, ces

fermes maîtresses ont été insérées entre les fermes supportant la toiture.

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Les éléments suivants ayant été observés sont considérés comme des déficiences,

puisqu’ils expliquent la problématique observée (déformation latérale des fermes

maîtresses) :

• Nombre de contreventements latéraux sur la corde supérieure insuffisant (un (1)

seul présent à mi-portée).

• Présence d’une (1) seule cale par ferme maîtresse sur la corde supérieure

(présente entre le 2e et le 3e pli).

• Absence de fixation entre les plis d’une même ferme maîtresse.

Ces déficiences impliquent qu’actuellement chaque pli des fermes maîtresses travaille

individuellement. Par conséquent, le madrier de 2" x 8" en bois (constituant la corde

supérieure) travaille en compression telle une colonne, avec une longueur non retenue de

± 4.3 m ce qui dépasse largement (plus du double) la limite acceptable (selon CSA O86).

Considérant cette longueur excessive, la corde supérieure des fermes maîtresses

instables et se déforme latéralement sous les efforts de compression qui la sollicitent. Il

s’agit d’un mode de défaillance par déversement et dans le cas présent, celui-ci survient

nettement avant d’avoir atteint la pleine capacité des madriers de 2" x 8" en bois.

4.1 Limitation Ce mandat consiste à analyser et recommander une solution à la problématique

d’instabilité des fermes maîtresses présentes dans l’entretoit.

Ce rapport d’expertise est basé sur les informations disponibles fournies par le client ainsi

que sur les informations accessibles recueillies lors des relevés. Les visites des lieux

effectuées consistaient en des inspections sommaires (visuelle seulement) des fermes

maîtresses présentes dans l’entretoit. L’analyse effectuée est limitée au comportement

des fermes maîtresses afin régler le problème d’instabilité.

Ce rapport ne constitue pas une validation de la capacité structurale des fermes

maîtresses ou des suspentes ou de toute autre partie du bâtiment. De même, ce rapport

ne constitue pas une vérification de l’état des autres éléments de la structure existante ou

de la qualité du travail réalisé au chantier.

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5. Recommandations Considérant les trois (3) déficiences recensées précédemment dans la partie « Analyse »,

nous recommandons de procéder immédiatement à ces travaux correctifs :

• Ajouter des contreventements latéraux sur la corde supérieure et solidifier ceux

déjà présents à mi-portée.

• Ajouter des cales entre le 2e et le 3e pli de la corde supérieure des fermes

maîtresses.

• Ajouter des fixations (clous) entre les plis d’une même ferme maîtresse.

Voir en annexe les différents croquis pour plus d’information.

Nous vous demandons de restreindre au minimum l’accès au bâtiment d’ici à ce que les

ces travaux soient réalisés. Seules les personnes concernées par le projet de

réaménagement du bâtiment devront avoir accès. En aucun cas, des charges de

construction ne doivent être appliquées sur le plancher du 3e niveau.

Si les travaux de réaménagement dans le secteur du plancher du 3e niveau devaient être

débutés avant les travaux de renforts indiqués précédemment, des étaies devraient être

mis en place sous les fermes, dans les plus brefs délais, Afin de préserver la sécurité des

lieux. Nous craignons un renversement des fermes, qui démontrent déjà des

déformations.

6. Conclusion Dans le cadre du projet d’aménagement du bâtiment de l’Hôtel de Ville du Canton de

Hatley (situé au 4785, ch. de Capelton, North Hatley), un relevé par un ingénieur de

CIMA+ a permis de découvrir des fermes de bois dans l’entretoit présentant un

comportement d’instabilité, nécessitant une investigation.

Ce mandat d’expertise structurale, servant à analyser et recommander une solution à la

problématique d’instabilité des fermes maîtresses, s’est déroulé en trois (3) étapes; soit un

relevé, l’analyse et l’émission d’un rapport.

Ce rapport recommande de procéder à des travaux correctifs immédiatement, sans quoi la

mise en place immédiate d’étais seront requis.

Fin du rapport - présenté à : Madame Liane Breton (Municipalité du Canton de Hatley)

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7. Annexes Les annexes suivantes font partie du rapport. Elles sont placées à la fin simplement pour

alléger la lecture et la compréhension.

Elles sont constituées de :

• Plan de localisation;

• Relevé;

• Procédure des travaux;

• Redressement des fermes maîtresses;

• Ajout de fixation;

• Ajout de cales;

• Ajout de liens continus; et

• Ajout de contreventements.

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7.1 Plan de localisation

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7.2 Relevé Les 2e et 3e niveaux ont aussi été visités lors du relevé.

Au 2e niveau :

• En deux (2) endroits sur l’axe 3, il a été possible d’observer les tiges d’acier

(suspente) supportant le plancher du 3e niveau (en enlevant du gypse et des tuiles

de plafond suspendu).

• Une ouverture dans le mur extérieur du côté sud (axe H) permet de voir la

présence de colonne en bois massif.

• Dans la pièce principale côté Sud (entre les axes 6 à 12 et C à H), aucune

colonne n’est présente dans la pièce.

Au 3e niveau :

• Dans certaines chambres, sur le mur extérieur du côté sud (axe H), il a été

possible d’observer des surépaisseurs locales dans le mur, indiquant la présence

de colonnes cachées.

• Dans toutes les chambres du côté nord, une retombée de plafond est visible

(axe C). Dans une des chambres, il a été possible d’enlever du gypse afin de

constater qu’il s’agit d’une poutre en bois.

• Entre les chambres 217 et 219, le mur mitoyen a été enlevé. Il est possible de voir

la tige d’acier (suspente) qui était dissimulé dans le mur.

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7.3 Procédure des travaux L’entrepreneur peut proposer une procédure alternative, afin d’accomplir les travaux

recommandés de renforcement.

Considérant que les fermes maîtresses #3 et #4 sont en bon état (aucun déversement),

procéder aux travaux d’ajout de fixations et d’ajout de cales sur celles-ci en premier (voir

sections correspondantes). Ensuite, procéder aux travaux d’ajout de liens continus et de

contreventements afin de construire une « boite contreventée » entre celles-ci.

Une fois terminée, poursuivre les travaux vers les autres fermes maîtresses.

Pour les fermes maîtresses #1, #6 et #8, procéder dans l’ordre aux travaux d’ajout de

fixations, d’ajout de cales et d’ajout de liens continus.

Pour les fermes maîtresses #2, #5, #7 et #9, procéder d’abord aux travaux de

redressement de celle-ci et ensuite effectuer dans l’ordre les travaux d’ajout de fixations,

d’ajout de cales et d’ajout de liens continus.

Procéder aux travaux de mise en place des contreventements au fur et à mesure de

l’avancement des travaux (voir sur schéma à la section correspondante)

Durant les travaux, si l’entrepreneur constate des défauts supplémentaires non prévus

dans ce rapport (membrures couper ou fendus, connecteurs dégrafés ou déchirés), il

devra aviser le client, afin d’avoir l’avis d’un ingénieur.

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7.4 Redressement des fermes maîtresses Pour redresser les fermes maîtresses déformées, utiliser des sangles en tension (ou

autres) attachées jusqu’à la « boite contreventée » créer avec les fermes maîtresses #3 et

#4. Prendre les précautions nécessaires pour ne pas endommager les fermes avec le

système de fixation choisi (utiliser Installer un madrier ou une plaque d’acier pour répartir

la charge).

S’il est difficile de redresser une ferme maîtresse, procéder à la mise en place d’étais

temporaire afin de soulager la ferme maîtresse. Ces étais doivent prendre appuis sur le

plancher du sous-sol et supporter le plancher le plancher du 3e niveau. Il n’est pas permis

de transférer la charge uniquement au plancher du 2e niveau.

7.5 Ajout de fixations Nous recommandons d’ajouter des fixations (clous) entre les plis d’une même ferme

maîtresse. Si les plis ne sont pas en contact avant le clouage, prévoir l’usage de serres.

Utiliser des clous ordinaires de 76 mm (3"), espacés au 250 mm c/c sur toutes les

composantes des fermes maîtresses (corde supérieure, corde inférieure et diagonales).

Pour les éléments en 2" x 8", deux (2) clous de large sont requis

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7.6 Ajout de cales Nous recommandons d’ajouter des cales entre le 2e et le 3e pli de la corde supérieure des

fermes maîtresses.

Utiliser une composition de 2" x 8" en bois et de contreplaquer afin d’obtenir l’épaisseur de

la cale existante. Fixer à l’aide de quatre (4) vis #10 de 150 mm (6") de long, de chaque

côté. Percer les trous avec une mèche avant la mise en place des vis.

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7.7 Ajout de liens continus Nous recommandons d’ajouter des liens continus latéraux sur la corde supérieure et de

solidifier ceux déjà présents à mi-portée.

Utiliser des solives en 2" x 4" ÉPS No1/No2 pour les liens continus. Utiliser quatre (4)

clous ordinaires de 76 mm (3") de long.

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7.8 Ajout de contreventements Nous recommandons d’ajouter des contreventements latéraux.

Utiliser des solives en 2" x 4" ÉPS No1/No2 pour les contreventements (liens continus).

Utiliser des clous ordinaires de 76 mm (3") de long.

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