selon la norme CSA A123.21-10 - montreal.csc-dcc.camontreal.csc-dcc.ca/img/content/présentation_csa... · Academy of InfraRed Thermography (AIRT) « Roof Consultants Institute »

Conception de couverture

selon la norme CSA A123.21-10

Présentée par :

Michel Desgranges,T.P. Directeur – Toiture & Étanchéité

Coordonnateur – Programme de simulation d’essai d’arrachement au vent

exp.com

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2

Avec les changements climatiques actuels,

nos couvertures spécifiées d’aujourd’hui résisteront-elles

aux tempêtes et aux ouragans de demain?

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##

##

4

• Les Services exp inc.

• Historique de la norme

• R & D

• Équipement

• Exigences du CNBQ 2005

• Différence entre FM et CSA

Plan de la présentation

• Étape de spécification

• Limitation

Qui est exp ?

• 7

7

• Bâtiment

• Développement durable

• Énergie

• Industriel

• Infrastructure

• Sol, Matériaux & Environnement

• Plusieurs clients d’envergure :

• Hydro-Québec

• Ministère des Transports

• Travaux publics et Services gouvernementaux Canada

• Kruger, Bombardier, Quebecor

• Plus d’une centaine de villes et municipalités

Qui est exp?

Nous fournissons à des clients du monde entier des services en génie du

bâtiment, en sols, matériaux et environnement, en ingénierie des

infrastructures, en planification et conception, en gestion de programme et

en développement durable.

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8

• « Les Laboratoires Shermont » fondés en 1958

• Chef de file en ingénierie des sols, matériaux et environnement

• Aujourd'hui, 12 bureaux/laboratoires (± 300 employés)

• Fusion en 2011

• Exp comptent ± 3300 employés en Amérique du Nord

• Enregistrés BNQ ISO 9001 (2000)

Exp – sols, matériaux et

environnement

9

Champs d’activités en toiture & étanchéité:

- Contrôle qualitatif des matériaux & application

- Couverture (aide à la conception, expertise)

- Surveillance de chantier

- Essai d’arrachement en chantier (norme ANSI/SPRI IA-1)

- Essai d’arrachement dynamique (norme CSA A123.21-10)

- Expertises techniques – Étanchéité à l’eau et à l’air

- Programme de maintien des actifs

- Thermographie toiture & enveloppe, mécanique/électrique

Qui est exp?

##

10

Michel Desgranges, T.P. Cumule 30 ans d’expérience dans l’industrie de la construction,

dont 20 ans de perfectionnement en enveloppe du bâtiment et

près de 15 ans dans l’industrie de la couverture.

Entrepreneur général

Consultant / Inspection

Firme Ingénierie

Entrepreneur couvreur

Membre :

Academy of InfraRed Thermography (AIRT)

« Roof Consultants Institute » (RCI)

SIGDERS

ACLE (Comité tech. & Conseil Adm.) & AMCQ (3 Comités)

AGPI (membre et exposant)

AIQ & CECD (Moisson Montréal)

DCC (Devis de construction Canada)

CNN / ACEC

ASTM International, UL

11

Historique de la norme

12

Historique

Qu’est-ce que CSA:

CSA est une organisation canadienne chef de file dans le

domaine des services de certification et de mise à l'essai de

produits.

La marque de certification confirme aux clients et aux utilisateurs

éventuels que le produit a été soumis à un processus d'évaluation

formel incluant un examen, une mise à l'essai et une inspection

de suivi. Elle assure aussi la conformité aux normes en vigueur en

matière de sécurité et de rendement.

Pour pouvoir élaborer une norme CSA, on doit pouvoir accumuler

des tonnes de données scientifiques sur le sujet duquel relèvera

la norme.

13

Historique

Qu’est-ce que CSA: Le groupe SIGDERS a compilé ces données scientifiques par des tests dynamiques depuis 1994.

Données soumises à CSA pour la révision qui s’effectue par

des membres de l’industrie où la norme sera entérinée.

Dans notre cas, il s’agit de la section toiture.

Étant donné que CSA est une autorité reconnue et

indépendante, les normes établies par cette dernière

jouissent d’une bonne réputation et sont facilement

introduites dans la révision du Code national du Bâtiment du

Canada.

14

Historique

Ce qui nous amène …

Données de la 6e rencontre (web-conférence) task group

Revue des études ANSI/FM-4474 et UL-580, vs CSA

Inscription de la norme CSA A123.21-10 au code 2015

- Section 5.2.2.2. Determination of Wind Load

- Référence à la section 4.1.3

- Guide de l’usagé section 6

Présentation au comité pour approbation ± décembre 2012

Révision publique ± sept 2013

15

CSA A123.21-10

Méthode d’essai normalisée de la résistance

à l’arrachement sous l’action dynamique du vent

des systèmes de couverture à membrane

• Possibilité d’obtenir des assemblages sur

pontage de bois:

• FM a tout récemment causé une commotion dans

l’industrie

• Élimination de milliers d’assemblages de FM Global,

RoofNav en plus de la modification de décembre 2012

• Avec la norme CSA, «les pontages de bois

redeviennent une possibilité» et crée moins de stress

sur les pontages d’acier

Historique

16

La création:

En 1994, rencontre d’intervenants de l’industrie au CNRC avec un intérêt commun.

C’est alors que le groupe SIGDERS (Special Interest Group on Dynamic Evaluation of Roofing Systems) a vu le jour.

Le but:

Concevoir un protocole d’évaluation sur la performance des systèmes d’étanchéité sous des charges dynamiques.

Un protocole devant inclure tous les éléments requis pour un rédacteur de devis afin d’éviter les erreurs de calculs possibles et ainsi être axé sur la sécurité du grand public.

Historique

17

L’objectif principal de SIGDERS était de développer un cycle

de charge dynamique capable de:

• Reproduire le plus possible les véritables effets du vent;

• Simuler les modes de rupture similaires aux conditions existantes;

• Compter sur une variation de composantes et matériaux;

• Pouvoir être reproduit dans un environnement de laboratoire;

• Avoir un processus capable de résultats en moins d’une journée;

• Être compatible avec les codes du bâtiment locaux ainsi qu’aux vents relatifs à chaque région.

Historique

18

• Les membres de la Phase I:

• Manufacturiers:

• Canadian General Tower ltd. / Prospex Roofing Products ltd,

Carlisle SynTec Systems, Cemfort inc., Firestone Building

Products Co., JPS Elastomerics Corp. - Construction Products

Group, Soprema Canada, Vicwest Steel.

• Propriétaires d’immeubles:

• Poste Canada Corporation, Département de la Défense

Nationale, Travaux Public et Gouvernement Services Canada.

• Associations:

• Canadian Roofing Contractors’ Association (CRCA), National

Roofing Contractors Association (NRCA).

• Agences de recherches:

• Institut de Recherche en Construction

• Institut de Recherche Aerospaciale

Historique

19

Recherche et Développement

20

SIGDERS Phase I – Accomplissement

Élaboration d’un équipement d’essai dynamique pour les

systèmes de couverture

1. Étude à l’aide d’un tunnel de vent majeur;

2. Développement du nouveau protocole d’essai dynamique;

3. Investigations sur des systèmes monoplis;

4. Comparaisons du design de pression / forces exercées sur

les fixations démontrant les bénéfices des évaluations

dynamiques.

Recherche et développement

21

SIGDERS Phase II – Objectifs

1. Développer un protocole nord-américain d’arrachement

au vent dynamique reproduisant les conditions naturelles;

2. Concevoir un équipement pour l’évaluation de la

performance d’étanchéité de systèmes de couverture;

3. Initier les standards (v.g., CGSB et ASTM) ainsi que les

manuels de design.


22

SIGDERS Phase III Objectifs:

1.Recueillir les données de différents types de membranes

flexibles;

2.Développer un mécanisme pour propager les méthodes

d’essais de SIGDERS;

3.Produire un guide sur les bonnes pratiques de calcul;

4.Évaluer la résistance des couvertures à température élevée.


23

SIGDERS Phase IV Objectifs:

1. Définir l’influence des paramètres du pontage sur la résistance;

2. Établir une procédure d’essai pour quantifier les taux de pertes

d’air dans les systèmes attachés mécaniquement;

3. Développer la corrélation sur la résistance d’arrachement zones

de surfaces / périmètres / coins.


24

SIGDERS Phase V Objectifs:

1. Monitorer les surfaces de couverture et de leur performance;

2. Quantifier l’intrusion d’air pour les systèmes de couverture

attachés mécaniquement;

3. Mettre à jour la norme CSAA123.21-04 (attache mécanique)

pour inclure les systèmes appliqués à l’adhésif

CSA A123.21-10.


25

• SIGDERS Phase V Membres:

• Manufacturiers:

Atlas Roofing Corporation, Canadian General Tower ltd.,

Carlisle Syntec Incorporated, Duro-Last inc, GAF

Materials Cooperation, Firestone Building Products Co.,

IKO industries Canada, Johns Manville Corporation,

OMG, Sarnafil ltd, Soprema Canada, Stevens Roofing

Systems, Tremco, inc.

• Propriétaires d’immeubles:

Poste Canada Corporation, Travaux Public et Services

Canada

• Associations:

Canadian Roofing Contractors’ Association, Canadian

Sheet Steel Building Institute, National Roofing

Contractors Association and the RCI inc.


26

• Résistance au vent des couvertures en service

Une récente recherche effectuée par SIGDERS

- Sur une superficie de 1,8 million de pc avec capteurs

- Démontre des lacunes de performance sur les couvertures

modernes vs les couvertures traditionnelles

- Les codes de 30 ans vs progrès technologique de

membrane

• Résultats

- Les membranes souples modernes subissent des charges

dynamiques plus élevées que les toitures traditionnelles

- L’information obtenue sera utilisée pour mettre à jour les

exigences des codes et les normes de fabrication

- La prochaine phase du SIGDERS portera sur des essais

de type «hybride»


27

Recherche et développement 2004 Publication de la norme CSA A123.21-04 Standard

Test Method for the Dynamic Wind Uplift Resistance

of Mechanically Attached Membrane Roofing

Systems

2005 Inscription comme exigence au code national à la

section 4.1.7.2 et annexes.

2007 Un laboratoire a acquis la technologie développée

par SIGDERS pour promouvoir et commercialiser des essais indépendants. Ce laboratoire est exp

2010 Modification de la norme CSA A123.21-10 pour les

systèmes à l’adhésif (méthode 2).

2012 FM 4470 ne peut plus être la base des spécifications

(référence SPRI: Information bulletin 11/05/12, no 1-12)

2015 Inscription plus qu’imminente au CNB.

28

Appareil de simulations des vents sur des systèmes de couvertures

L’équipement

• Cet appareillage de simulation des vents et rafales sur les couvertures est unique en Amérique du Nord

• Cet appareil, installé à Drummondville, permet aux fabricants de tester leurs produits de façon dynamique, c’est-à-dire en tenant compte des variations du vent selon la norme CSA A123.21-10

29

• Cet appareil est le fruit de plusieurs heures d’installation, d’essai, d’erreur, de mise à niveau et de recherche et de développement constant

• Notre grand responsable interne c’est M. Denis Isabelle, technicien émérite

• M. Isabelle connait cet équipement comme s’il en était le concepteur, sans rien enlever bien sûr au Docteur Bas Baskaran, en fait il s’agit de son bébé !

• Comme certains installateurs de manufacturiers l’ont appris, les règles d’application de la norme se doivent d’être bien respectées

Appareil de simulations des vents sur des systèmes de couvertures

L’équipement

30

Exigences du code de

construction du Québec 2005

##

31

Résistance au feu (articles 3.1.14 et 3.1.15)

www.ulc.com

Résistance à la charge du vent (article 4.1.7)

www.exp.com/fr/rooftesting

Protection contre les précipitations

(article 5.6.1)

Exigences du code de construction

http://www.ulc.com/

32

• Résistance au feu (articles 3.1.14 et 3.1.15)

• En surface, la norme CAN/ULC-S107

• Essai de résistance au feu des matériaux de couverture

(venant de l’extérieur)

• En dessous, la norme CAN/ULC-S126-M

• Essai de propagation des flammes sous les platelages de toits

(venant de l’intérieur)

ou

• l’assemblage de la toiture doit avoir une barrière thermique;

ou

• le bâtiment doit être entièrement protégé par gicleurs;

ou

• le toit doit avoir un degré de résistance au feu d'au moins 45 minutes selon

la norme CAN/ULC S-101 «Essais de réaction au feu pour les bâtiments et

les matériaux de construction».


33

• Résistance à la charge du vent (article 4.1.7)

• Utilisation d’un coefficient de risque de la charge dans le

calcul dynamique de l'action du vent

• Calcul complexe, le Centre National de Recherche du

Canada (CNRC) offre un calculateur simplifié, disponible

gratuitement sur Internet

• Développement de la norme CSA A123.21 pour tester les

systèmes de couverture selon l’action dynamique (rafale) du

vent

• Résultats d’essais disponibles sur Internet au

www.exp.com/fr/rooftestingtp://


http://www.labo-shermont.com/csa.html

34

Protection contre les précipitations (article 5.6.1)

Selon le code de construction du Québec

• Composante exposée aux précipitations, elle doit être

réalisée de façon à empêcher l’infiltration à l’intérieur du

bâtiment

• La protection préventive pour la santé ou la sécurité des

occupants

• Respecter le bon fonctionnement des installations

techniques

• Conformité avec le Code national de Plomberie – Canada

selon l’article, 2.4.10.4 de la division B.


35

Différence entre

CSA A123.21 et FM 4470

36

Différence entre CSA A123.21 et FM 4470

FM = essai statique

Durée 5 à 10 minutes

Pression positive venant

sous le système

CSA = essai dynamique

Durée Méthode 1= 11 heures

Pression négative venant par-dessus

le système

37

Loading sequence 1 2 3 4 5 6 7 8 Total

Number of gusts (cycles) 400 700 200 50 400 400 25 25 2200 ± 4.9 hrs

Test pressure range (%) 0 - 25 0 - 50 0 - 75 0 - 100 25 - 50 25 - 75 25 - 100 50 - 100

Test pressure (psf)¹ 0 - 15 0 - 30 0 - 45 0 - 60 15 - 30 15 - 45 15 - 60 30 - 60

¹Test pressure established at 60psf

Group 1 Group 2

Level A

Séquence 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Pression (psf) 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165

Durée (min) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Séquence de charge statique selon Factory Mutual 4470

Dimension de la

table

12' X 24'

5' X 9'


38

Loading sequence 1 2 3 4 5 6 7 8 Total


Test pressure range (%) 0 - 25 0 - 50 0 - 75 0 - 100 25 - 50 25 - 75 25 - 100 50 - 100

Test pressure (psf)¹ 0 - 15 0 - 30 0 - 45 0 - 60 15 - 30 15 - 45 15 - 60 30 - 60


Test pressure range (%) - 0 - 63 0 - 94 0 - 125 - 31 - 94 31 - 125 63 - 125

Test pressure (psf)¹ - 0 - 38 0 - 56 0 - 75 - 19 - 56 19 - 75 38 - 75

Number of gusts (cycles) 0 250 150 50 0 300 25 25 800 ± 1.8hrs



Number of gusts (cycles) 0 250 100 50 0 50 25 25 500 ± 1.1hrs



Number of gusts (cycles) 0 200 100 50 0 0 25 25 400 ± 0.9hr

Test pressure range (%) - 0 - 100 0 - 150 0 - 200 - - 50 - 200 100 - 200

Test pressure (psf)¹ - 0 - 60 0 - 90 0 - 120 - - 30 - 120 60 - 120

¹Test pressure established at 60psf

Level D

Level E

Group 1 Group 2

Level A

Level B

Level C


39

1. Force statique progressive VS force dynamique séquentielle

2. Réaction par pression progressive VS fluctuation de pression

3. Aucune fatigue sur le système VS effet de fatigue

4. Aucune corrélation de vent réel VS imitation réaliste des vents

5. Méthode de calcul empirique pour coins et bords VS réalité

6. Méthode mise en place par assureur VS groupe de l’industrie

7. Calcul non considéré au code VS élabore les exigences du code

8. Méthode complexe via Roofnav VS calculateur simple Wind-RCI

9. Facteur de sécurité de 2 VS facteur de 1,5

10.Résultat = Aucune corrélation possible entre les deux principes


40

Images : interface; septembre 2006; Bas Baskaran


41

Images : interface; septembre 2006; Bas Baskaran


42

Étapes à suivre pour spécifier la

résistance d’arrachement au vent

##

43

1. Complexité du calcul au code section 4.1.7.2 et

annexe

Résistance au vent - étapes à suivre

P = Iw * q * Ce * Cg * Cp

P = pression extérieur spécifiée, s’exerçant de façon statique et dans une

direction normale à la surface, soit positive (pression) ou négative

(succion);

Iw = coefficient de risque de la charge due au vent décrit au tableau

4.1.7.1.;

q = pression dynamique de référence décrite au paragraphe 4);

Ce= coefficient d’exposition décrit au paragraphe 5);

Cg = coefficient de rafale décrit au paragraphe 6);

Cp = coefficient de pression extérieure, calculé d’après la moyenne des

valeurs sur la surface considérée.

44

1. Rendez-vous au site Internet

www.exp.com/fr/rooftestingbo-

2. Choisissez le lien du calculateur en ligne du

CNRC

3. Choisissez le système de couverture qui

rencontre les résistances d’arrachement

calculées

4. Pour assistance, contactez Michel Desgranges

au 819.477.3775




##

45

1ère étape :

• Localisation du bâtiment

• Géométrie du bâtiment

• Exposition du bâtiment

• Ouvertures du bâtiment

• Catégorie de risque


##

46


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47


##

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##

49


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50


##

51


52

Résistance au vent - étapes à

suivre

##

53

2e étape :

Sélectionnez «Rapport d’essais par manufacturier»

Déterminer les systèmes de couverture dont les

résultats d’essai sont supérieurs au calcul de la

charge admissible.

www.exp.com/fr/rooftesting


##

55


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56


57

2e étape Publications par manufacturiers


Sommaire du système de toiture :

- Membrane de finition : TYPE DE MEMBRANE ou membrane équivalente

- Membrane de sous-couche : TYPE DE MEMBRANE ou membrane équivalente (si requis)

- Panneau de support : TYPE ou Optionnel

- Isolant : TYPE ou produit équivalent

- Pare-vapeur : TYPE ou membrane équivalente

- Barrière thermique : TYPE ou Optionnelle

- Platelage : Platelage métallique 22 gages ou équivalent

- Résistance dynamique d’arrachement (RDA) selon la norme CSA A123.21-10:

Système A : -1,6 kPa (-33,3 psf)

Système B : -1,3 kPa (-26,7 psf)

- Mode d’attachement Espacement Résistance observée aux essais:

Des rangées

Des fixations Observée à l’essai Avec CS de 1,5

- Système A : 890 mm (35 po) c.c. 457 mm (18 po) c.c. -2,4 kPa (-50 psf). -1,6 kPa (-33,3 psf)

- Système B : 890 mm (35 po) c.c. 600 mm (24 po) c.c. -1,9 kPa (-40 psf). -1,3 kPa (-26,7 psf)

58

3e étape Rédaction du devis

Dans la PARTIE 1 – GÉNÉRALITÉS du devis, insérer l’article suivant dans la

section

«RÉFÉRENCE»

xx.1 CSA A123.21-10 Méthode d'essai normalisée de la résistance

dynamique à l'arrachement sous l'action du vent des systèmes de couverture.

Dans la PARTIE 2 – PRODUITS, insérer l’article suivant dans la section

«CRITÈRES DE PERFORMANCE»

xx.1 Système de couverture: conforme à la norme CSA A123.21 en ce qui

concerne la résistance dynamique à l'arrachement sous l'action du

vent.

.1 Résistances minimums :(spécifiez si avec ou sans CS)

.1 [____] kPa pour la zone de surface

.2 [____] kPa pour les zones de bord

.3 [____] kPa pour les zones de coin


59

Limitation

##

Essais et calculs d’arrachement ne comprend pas :

##

Le calculateur WindRCI n’est pas pour les édifices de

construction inhabituelle

##

Faire attention aux diverses

projections de la jungle urbaine.

Une réparation n’est pas un jeu

Une rafale est si vite arrivée !

Merci Période de question

exp.com

Documents

selon la norme CSA A123.21-10 - montreal.csc-dcc.camontreal.csc-dcc.ca/img/content/présentation_csa... · Academy of InfraRed Thermography (AIRT) « Roof Consultants Institute »