Les capacités de résistance au vent des tuiles en béton
De nombreuses régions des États-Unis, dont la Floride et le Sud-Est, sont soumises à des vents violents qui peuvent endommager les maisons et les bâtiments. La toiture est très sensible aux dommages causés par le vent en raison de son emplacement sur le toit d'une maison ou d'un bâtiment. Il est donc impératif, lors du choix des matériaux de couverture, de sélectionner ceux qui peuvent résister à des vents violents. La tuile en béton est une option qui offre une défense substantielle contre les forces puissantes du vent et aide à prévenir les dommages matériels liés aux conditions météorologiques. Le vent peut être complexe. Il est affecté par les différences de température et de pression dans l'atmosphère terrestre, ainsi que par les variations du terrain et de la topographie. Toutefois, lorsque le vent rencontre la structure d'une maison ou d'un bâtiment, il se comporte généralement de manière prévisible. Par exemple, le vent qui rencontre le côté de la structure se déplace vers le haut et au-dessus de l'arête du toit, provoquant une pression de soulèvement plus ou moins importante.
Soulèvement par le vent
Partie intégrante des codes de construction américains, la norme ASCE 7-16, ou Minimum Design Loads and Associated Criteria for Buildings and Other Structures (charges minimales de calcul et critères associés pour les bâtiments et autres structures), décrit les principales considérations relatives à la pression de soulèvement due au vent, notamment :
- Les pressions de soulèvement qui affectent un toit sont les plus élevées aux angles du toit (c'est-à-dire à l'angle de l'avant-toit et du râtelier, au sommet du faîtage à l'arête du râtelier)
- Les bords (rive et avant-toit) viennent juste après pour ce qui est des pressions de soulèvement
- Lorsque le vent se déplace sur la surface d'un toit, il crée une pression négative (succion).
Facteurs influençant l'impact du vent sur un toit
De nombreux facteurs influencent l'impact du vent sur un toit, notamment sa vitesse et sa direction lorsqu'il rencontre la structure. Ces facteurs sont les suivants
- La conception du toit. Les toits à pignon à forte pente sont plus sensibles au soulèvement par le vent que les toits en croupe à faible pente
- Les méthodes de fixation. Le nombre, le style et la fréquence des fixations telles que les clous, les vis ou les mousses adhésives peuvent modifier de manière significative la résistance globale au vent de l'installation de la tuile.
- Les conditions météorologiques locales. Les vents violents sont plus fréquents dans la zone des ouragans à haute vélocité.
- Mauvaise installation. Des tuiles mal alignées, des dispositifs de fixation inappropriés ou une sous-couche mal installée peuvent réduire la performance de la toiture en cas de vents violents.
Conseils pour les toitures en tuiles
La Tile Roofing Industry Alliance (TRI) fournit également des conseils et des informations sur les toitures en tuiles - en béton et en terre cuite - notamment en ce qui concerne la résistance au vent :
"Dans les régions sujettes aux tornades, aux ouragans ou aux vents extrêmes, les tuiles constituent l'une des meilleures défenses contre les dommages matériels liés au vent
- Les toitures en tuiles en béton et en terre cuite aident à résister aux vents de la force d'un ouragan
- La ventilation naturelle de l'air sous la tuile, créée par sa grande porosité et les techniques d'installation, aide à soulager le stress du vent
- Des essais indépendants parrainés par TRI Alliance montrent que, si elles sont correctement fixées, les tuiles en terre cuite et en béton peuvent résister à des vents de plus de 125 milles à l'heure.
Essais de résistance au vent et codes de construction
Pour répondre aux préoccupations liées au vent, les tuiles en béton sont soumises à divers essais de résistance au vent, conformément aux normes de performance, afin de déterminer la résistance qu'une méthode d'installation donnée permet d'obtenir pour les exigences de conception de chaque région. Les tests comprennent :
- ASTM C1568 - 08(2020) Méthode d'essai standard pour la résistance au vent des tuiles en béton et en terre cuite (méthode de résistance au soulèvement mécanique)
- ASTM C1569 - 03(2016) Méthode de test standard pour la résistance au vent des tuiles en béton et en terre cuite (méthode en soufflerie)
- ASTM C1570 - 03(2016) Standard Test Method for Wind Resistance of Concrete and Clay Roof Tiles (Air Permeability Method) (Méthode d'essai de résistance au vent des tuiles en béton et en argile (méthode de perméabilité à l'air))
- Les normes TAS 100, 101, 102, 102A, 108, 110 et 112 sont toutes des normes de procédures pour tester la performance des systèmes de toiture en tuiles.
En outre, le Southern Building Code Congress International (SBCCI) a demandé en 1990 à Redland Technology d'étudier les charges de vent sur les tuiles et de développer une méthodologie de codification. Redland a réalisé deux expériences pour développer sa méthode de conception. Ces expériences sont les suivantes :
- Les charges dues au vent ont été estimées à partir d'essais en soufflerie au cours desquels les pressions de surface sur les tuiles à profil moyen et élevé ont été mesurées lorsque le vent soufflait sur un ensemble de tuiles,
- La résistance au soulèvement par le vent a été estimée à partir d'essais de soulèvement à vitesse de déplacement constante qui ont quantifié la résistance au soulèvement des tuiles de toiture, qu'elles soient posées en vrac ou qu'elles soient munies d'une fixation mécanique (clou).
L'une des recommandations de l'étude de Redlands était de reconnaître le principe des différences entre les charges de vent de la toiture et les charges de vent des tuiles résultant de la perméabilité à l'air des tuiles posées et de la présence d'une sous-couche résistant à la pression ou d'un tablier solide.
La méthode qui en a résulté a été incorporée dans le Code de construction standard, puis dans le Code de construction de Floride et dans le Code de construction international.
Certaines applications de tuiles en béton sont autorisées dans des zones où la vitesse du vent peut atteindre 180 miles par heure lorsqu'elles sont installées conformément aux directives de l'industrie et du fabricant. Lorsqu'elles sont associées à une sous-couche résistante à la pression, leur véritable avantage en matière de résistance au vent est dû à leur forme et à leur construction, qui permettent au vent de circuler librement et de réduire considérablement les contraintes.
Les toits en tuiles de béton sont extrêmement fonctionnels dans les climats subtropicaux et les régions à vents violents. Aucune toiture n'est totalement à l'épreuve du vent, mais les toitures en tuiles sont très performantes par rapport à de nombreux autres matériaux de couverture. Les tuiles en béton sont robustes, durables, pérennes et peuvent résister à des vents soutenus, ainsi qu'à des rafales de vent plus importantes.
À propos de FRM
Robin Anderson est responsable du développement technique et stratégique de Westlake Royal Roofing Solutions, un leader de l'industrie des systèmes de toiture en béton, en argile, en acier et en matériaux composites, ainsi que des composants de toiture.L'article ci-dessus a été publié dans le numéro d'avril 2022 de Florida Roofing Magazine.
