Tabliers de toiture et de plancher métalliques - Ideal Roofing

Tabliers de toiture et de plancher métalliquesDéfinition du tablier métalliqueLe tablier métallique est un panneau structural qui agitcomme la surface d’appui d’un plancher ou d’un toit. Letablier est un profilé fabriqué à partir de tôle d’acier deconstruction, conçu pour reposer sur les solives ou lespannes. Les variétés d’épaisseurs, de formes et deprofondeurs peuvent répondre à diverses portées etconditions de charges. Le tablier est fixé aux élémentsd’appui et peut également être fixé à la charpented’appui à l’aide d’attaches supplémentaires, de sorte àagir comme diaphragme et fournir un contreventementlatéral à l’ossature.Types de tabliersLes tabliers métalliques sont divisés en deux catégories: lestabliers de toiture et les tabliers de plancher composites.Tablier de toitureLe tablier de toiture métallique est l’élément structuralprincipal de la plupart des toits plats. Le tablier est unpanneau structural qui repose sur les solives ou lespannes de toit et fournit une surface de base pour la posedes matériaux de couverture. Le tablier métallique sertde substrat pour la plupart des matériaux de couverture,dont ceux utilisés pour les toits à étanchéitémulticouche, les toits-membranes et les toits isolés entôle d’acier. Les tabliers métalliques conviennentégalement à des applications inclinées ou courbées.Tablier de plancher compositeLorsqu’ils ont été introduits au début, les tabliers deplancher composites servaient surtout de coffragesTabliers de toiture typiquespermanents pour les dalles de béton armé coulées surplace. Ce type de coffrage à béton présentait unavantage économique et un temps de construction pluscourt comparativement aux coffrages traditionnels. Danscertaines applications, toutefois, le tablier n’était pasrecouvert de béton etconstituait le seul élémentporteur. Un tel type detablier est dénommétablier de plancher outablier non composite. Aucours des années 1960,on a développé denouveaux tabliers deplancher munis dedispositifs mécaniquesassurant l’emboîtementdu béton et du tablier.Grâce à l’emboîtement dutablier métallique et de ladalle de béton, le tablieragit comme armature demoment positif dans ladalle de béton armé. Enplus, le tablier sert de2Collection Guides pratiques

Tabliers de toiture et de plancher métalliquesDalle de plancher composite typiquecoffrage à béton. La section combinée résultante estdésignée la dalle composite, et le tablier métallique, letablier composite. On a diminué la production destabliers de plancher métalliques simples depuis que l’onconnaît la supériorité des tabliers composites.Avantages des tabliers métalliquesUsages multiples: Les membres fabricants de l’ICTABoffrent des tabliers métalliques de diverses profondeurs(38 à 76 mm, 11/2 à 3 po), avec divers espacements entrenervures. On peut se procurer des tabliers de toiture àfonction acoustique dont les âmes perforées servent àatténuer les sons. Les tabliers métalliques varient enépaisseur pour accommoder les exigences structurales.Grâce aux choix disponibles, les tabliers métalliquess’adaptent à de nombreux projets et conceptions.Rapport résistance-poids élevé: La résistance de l’acierest utilisée de façon optimale lors du calcul et de lafabrication des tabliers métalliques, ce qui résulte en desproduits dotés d’un rapport résistance-poids élevé. Parconséquent, les coûts de livraison, de montage etd’assemblage sont inférieurs à ceux des autres systèmes.Qualité uniforme: Grâce à leurs méthodes de conceptionet techniques de production constamment améliorées,les fabricants de l’ICTAB produisent des tabliersconformes à des normes industrielles explicites.Durabilité éprouvée: L’emploi des tabliers métalliques aucours des 60 dernières années a démontré la durabilitéde ces produits.Économie et valeur: La valeur est déterminée encombinant les coûts initiaux, les coûts liés au cycle de vieet la performance globale. Les planchers et les toits avectabliers métalliques offrent la meilleure valeur encombinant un coût réduit à une performance supérieure.Choix des produits en tôle d’acierTous les tabliers métalliques ont un point commun: ilssont fabriqués à partir de tôle d’acier de haute qualité,enduite d’une couche métallique. Chaque élément de latôle (âme de l'acier et enduits) contribue à la bonneEsthétique: Quoique le tablier métallique soit d’abord unélément structural, il relève l’apparence de l’intérieur dubâtiment lorsqu’il est exposé. À l’aide d'un enduitapproprié, le tablier métallique est durable, facile àentretenir et attrayant. On prescrit souvent l’usaged’attaches mécaniques au lieu du soudage dans le casdes tabliers pré-peints.Construction tous temps: Le tablier métallique peut êtremonté dans la plupart des conditions climatiques,éliminant les retards coûteux qui peuvent survenir avecd’autres types de toits.Degrés de résistance au feu: Plusieurs toits et planchersstandard à tabliers métalliques comportent des degrés derésistance au feu conformes aux normes ULC et UL.Collection Guides pratiques 3

Tabliers de toiture et de plancher métalliquesTableau 1: Épaisseur de la tôle d’acierÉpaisseur nominalede l’acier de baseAcier de base plus épaisseur del’enduit métalliqueSous-tolérance CSA-S136-94 surl’épaisseur avec enduit métalliqueÉpaisseur minimaleadmissible avec enduitpommG90(0,0015 po)Z275(0,040 mm)pommG90poZ275mm0,1052,670,10652,710,00450,1150,10202,5950,0751,910,07651,950,00400,1050,07251,8450,0601,520,06151,560,00300,0750,05851,4850,0481,220,04951,260,00250,0650,04701,1950,0360,910,03750,950,00200,0500,03550,9000,0300,760,03150,800,00200,0500,02950,750durée de vie du produit fini. La grande variété depropriétés et d’enduits disponibles offre une grandesouplesse dans la recommandation de produits. Ilimporte de sélectionner les enduits en fonction desconditions environnementales prévues.Âme de l'acier: Tout tablier métallique est un produit dehaute technologiefabriqué à partir de tôle d’acierprésentant des propriétés structurales certifiées. Lesfiches techniques du fabricant indiquent les propriétésdu matériau et les caractéristiques structurales duproduit.L'âme de l'acier varie en épaisseur pour accommoderles exigences structurales. Dans les devis, l’épaisseurdoit être donnée en valeur décimale. En effet, l’usage desnuméros de calibre est contre-indiqué puisqu’il n’y aaucune relation unanimement acceptée entre le numérode calibre et l’épaisseur minimale.Comme tous les produits fabriqués sont sujets à desvariations, des procédures de contrôle de la qualité sonten place en vue de prescrire les tolérances limites. Lanorme CSA-S136, Éléments de charpente en acierformés à froid, régit les éléments de charpente en acierformés à froid utilisés au Canada. Cette norme prescrit lasous-tolérance maximale admissible basée surl’épaisseur nominale. Le tableau 1 indique les épaisseursTableau 2: Épaisseur des enduits métalliquesDésignation del’enduit (mesuremétrique)ZF075Z001Z180Z275AZM150AZM165AZM180Épaisseur(mm)000,0250,0400,0400,0450,050Désignation del’enduit (unitéimpériale)A25G01G60G90AZ50AZ55AZ60Épaisseur(po)minimales admissibles de la tôle galvanisée Z275 (G90)pour les tabliers métalliques d’épaisseurs courantes.L’épaisseur minimale des tabliers recouverts d’autresenduits métalliques ou de peinture doit tenir compte del’épaisseur de ces enduits. Le tableau 2 indiquel’épaisseur d’autres enduits courants.Enduits métalliques: : Il importe d’empêcher lacorrosion de nuire à l’intégrité du produit et d’amenuisersa résistance; c’est pourquoi il faut protéger l'âme del'acier de l’air ambiant. Le premier élément protecteurest une couche métallique, qui constitue un desmeilleurs moyens de protéger l’acier nu de la corrosion.Les couches constituées d’un alliage aluminium-zinc à55% (Galvalume MC et Galvalume Plus MC ), les couchesde zinc (galvanisé) et les couches constituées d’unalliage de zinc et de fer (galvanneal) forment unemembrane solide et non poreuse étanche à l’humidité.000,00100,00150,00150,00180,0020Outre ses propriétés protectrices, le zinc se "sacrifie"pour protéger la tôle sous-jacente en cas d’exposition,par exemple au niveau d’un bord vif ou d’une4Collection Guides pratiques

Tabliers de toiture et de plancher métalliqueségratignure. Cette protection cathodique se produitlorsque deux différents métaux sont touchés par uncourant électrique, en présence d’eau et d’oxygène. Engénéral, une couche de zinc Z275 (G90) peut protégerdes brèches ou des bords vifs pouvant atteindre 1 mm(1/16 po) de largeur. Le lecteur trouvera une descriptionplus détaillée du phénomène de protection cathodiquedans la plupart des manuels traitant des matériaux deconstruction.L’alliage d’aluminium et de zinc fournit également àl’acier la protection cathodique que l’on vient de décrire.Il est déconseillé d’employer les enduits constitués d’unalliage aluminium-zinc en contact avec le béton frais,comme dans le cas des tabliers composites.Les enduits métalliques sont appliqués à la tôle parimmersion à chaud et sont offerts en plusieurs poids.L’enduit minimal recommandé pour les tabliers detoiture et les tabliers composites est l’enduit avec alliagede zinc et de fer ZF75 (A25). Des enduits plus épaispeuvent être indiqués selon les conditionsenvironnementales.Les enduits métalliques peuvent se tacher s’ilsdeviennent humides lors de l’entreposage. La présenced’humidité entre les tôles peut être due à la pluie, laneige ou la condensation. Des taches gris foncé peuventse former sur les tôles revêtues de zinc et de fer, et aprèsune longue période d’entreposage en lieu humide, lasurface des tôles peut prendre une teinte brun-rougeâtredû à la réaction entre l’humidité et le fer. Les enduits dezinc peuvent se transformer en rouille blanche. Ce typede tache résulte d’une réaction à la surface et n’entravepas les propriétés protectrices de l’enduit. Ces tachessont purement superficielles et l’enduit métallique peutêtre peint si désiré. On peut prévenir les taches engardant les tôles au sec, par exemple en les recouvrantd’une bâche de sorte à les protéger des intempéries. Siles panneaux deviennent trempes en raison de lacondensation ou de la pluie, on doit les séparer pourfavoriser le séchage.La tôle d’acier préfinie est peinte avant le profilage. Cettepréfinition est effectuée par un procédé d’enductioncontinu qui consiste à appliquer la peinture avecprécision et en plusieurs étapes. Les enduits cuits ainsiobtenus sont très résistants à la corrosion et trèsesthétiques.Une grande variété de systèmes de peinture et decouleurs peuvent convenir aux applicationscommerciales et industrielles, aux applicationsarchitecturales prestigieuses, et aux environnementsindustriels et marins rigoureux. Consulter le fabricantpour obtenir de plus amples renseignements sur lesproduits et les couleurs disponibles.Les tabliers visibles sont souvent peints après lemontage. On peut alors peindre le tablier et les solivesd’appui de la même couleur. Il est très important dechoisir un système de peinture qui assurera une bonneLe guide de l’ICTAB sur les couches de protectionrecommandées aux différents usages peut faciliter lechoix. Consulter le site Internet de l’ICTAB àwww.cssbi.ca pour une liste récente des publications etun bon de commande.Couches de peinture: : Dans certains cas, une couche depeinture est ajoutée à la tôle d’acier. Par exemple, les tabliersde toiture exposés à l’intérieur sont peints après l’installation.De même, les applications en environnement corrosifexigent une protection supplémentaire contre la corrosion.La tôle d’acier peut être préfinie ou peinte après le montage.Collection Guides pratiques 5

Tabliers de toiture et de plancher métalliquesadhérence entre l’enduit métallique du tablier et lapeinture. Communiquer avec un fournisseur ou unentrepreneur de peinture pour obtenir desrenseignements à ce sujet.Dans le cas de tabliers, il est déconseillé d’utiliser destôles ayant uniquement une couche d’apprêt sansenduit métallique.Calcul et devisCalcul du tablier de toiture métalliqueLe calcul et la fabrication des tabliers de toituremétalliques sont couverts par la norme ICTAB 10M,Norme pour les tabliers de toits en acier. Cette normeprescrit les propriétés minimales du matériau, lestolérances de fabrication, le montage et le calculstructural. On peut référer à ce document dans les devis.Calcul du tablier composite utilisé comme coffrageLe calcul et la fabrication des tabliers composites enacier sont couverts par la norme ICTAB 12M, Normepour les tabliers composites en acier. Cette normeprescrit les propriétés minimales du matériau, lestolérances de fabrication, le montage et le calculstructural. On peut référer à ce document dans les devis.Essais sur les dalles compositesUne dalle composite se comporte comme une dalle debéton armé, mais la nature du lien entre le tabliermétallique et le béton peut seulement être déterminéepar essai. Tous les fabricants de tabliers compositeseffectuent une série d’essais pour déterminer lesparamètres de calcul de leurs produits. Des essaisdoivent être effectués sur chaque profilé de tablier, typede béton, épaisseur de béton et type d’enduit métallique,de sorte à couvrir toutes les épaisseurs d’acier et lesportées cisaillées. Les méthodes d’essais et d’analysesont prescrites dans la publication S2 de l’ICTAB,Critères pour les tests sur les dalles composites.Calcul des dalles compositesLe programme d’essais pour les dalles composites fournitau fabricant la résistance ultime des divers profilés detablier. Le calcul de la dalle composite en tant que partieintégrante de la charpente doit tenir compte des étatslimites additionnels tels que le cisaillement et les flèches.La publication S3 de l’ICTAB, Critères de calcul pour lesdalles composites, traite de ces états limites.Charges structuralesLe fabricant effectue le calcul du tablier de toiture ou deplancher et publie des fiches techniques sur ses produits.Ces fiches techniques précisent les portées ou lescharges maximales que peut porter le tablier, de mêmeque d’autres paramètres tels que la résistance àl’écrasement de l’âme et les flèches limites.Soulèvement dû au ventLe vent sur le toit peut causer un soulèvement ou un effetde succion à certains endroits. Il est important de tenircompte du soulèvement du vent lors des calculs. Parmiles normes d’essais utilisées aujourd’hui, les pluscourantes sont celles des UL (Underwriters’Laboratories), du FM (Factory Mutual) et de l’ASTM(American Society for Testing and Materials). Si le projetexige que le toit soit conforme à l’une de ces normes,consulter le fabricant pour obtenir de plus amplesrenseignements.Calcul du diaphragmeUn des avantages du tablier métallique est sa capacitéd’agir comme un diaphragme structural. Si le tablier estrelié à la charpente d’appui et les panneaux de tablieradjacents sont reliés les uns aux autres, la combinaisonde ces deux unités peut résister à des efforts importantsde cisaillement en plan. Le diaphragme métallique peutêtre incorporé à la charpente en vue de transmettre lescharges latérales (vent, séisme) aux murs de cisaillementverticaux ou aux baies contreventées. Dans bien des cas,cette capacité du tablier permet d’éliminer le besoin etle coût d’un contreventement horizontal. Le documentB13 de l’ICTAB, Design of Steel Deck Diaphragms,6Collection Guides pratiques

Tabliers de toiture et de plancher métalliquesfournit des renseignements sur le calcul desdiaphragmes métalliques.Normes guidesLes publications 10M et 12M de l’ICTAB constituent desnormes guides pour les tabliers de toiture et les tablierscomposites. Ces normes peuvent être adoptées commeréférence ou modifiées au besoin pour un projet particulier.Systèmes d’attachesPlusieurs systèmes d’attaches structurales peuvent êtreutilisés pour fixer le tablier à la charpente. Les méthodesd’assemblage les plus courantes sont le soudage à l’arcpar points, les vis à tôle et les attaches posées à l’aide depistolets pneumatiques ou à poudre. Le calcul de cesassemblages, régi par la norme de calcul applicable (c.-à-d. CSA-S136), est important si le tablier doit agitcomme diaphragme de cisaillement ou s’il doit résister àdes charges de soulèvement significatives. Les normesS10 et S12 de l’ICTAB prescrivent les exigencesminimales suivantes:• Les tabliers de toiture métalliques doivent être fixéssolidement aux appuis structuraux. L’espacementmaximal des attaches le long des appuis est limité à400 mm ou à l’espace entre 2 nervures, en prenantla moindre des deux valeurs. Les points de souduredoivent avoir un diamètre nominal superficiel de 20mm. Aux chevauchements latéraux, la forme dessoudures vis-à-vis des appuis peut être ajustée selonl’espace disponible. Les soudeurs doivent êtrequalifiés selon les exigences du Bureau canadien desoudage relativement au soudage des tabliersmétalliques.• Les extrémités doivent se chevaucher d’au moins 50mm vis-à-vis des appuis.• Les joints latéraux des unités adjacentes doivent êtrereliés mécaniquement, quoique les épaisseurssupérieures à 0,91 mm peuvent être reliées à l’aidede soudures à l’arc continues à couvre-joint d’aumoins 25 mm. L’espacement des attaches ne doitpas dépasser 900 mm pour les tabliers de toiture, ou600 mm pour les tabliers composites. Unespacement plus rapproché peut être exigé pourassurer l’action du diaphragme, selon le calcul.• Le tablier métallique doit être inspecté immédiatementaprès le soudage, et tous les endroits à la surface oùl’enduit métallique a été brûlé doivent être recouvertsd’une couche d’apprêt appropriée, appliquéeconformément aux recommandations du fabricant depeinture.Le fabricant d’attaches doit fournir les exigencesrelatives aux autres types d’attaches (par example clous,vis). Le soudage ne doit pas servir à fixer un tabliermétallique constitué d’un matériau préfini, puisque ceciendommagera la peinture autour des soudures. On doitalors utiliser d’autres types d’attaches mécaniques.Consulter le fabricant de tablier.Solins et renforcementsLes plans doivent indiquer clairement les détails dessolins autour des ouvertures et le long du périmètre. Lesfabricants préconisent des méthodes et des accessoiresnormalisés quant aux ouvertures et transitions, et cesrecommandations doivent être suivies attentivement. Lesplans doivent également indiquer le type etl’emplacement des solins et des accessoires. Les plansprésentés à l’annexe illustrent plusieurs solins typiques.Les autres corps de métier (ex. l’entrepreneurmécanique) pouvant exiger des ouvertures doiventcollaborer avec le monteur de tablier pour assurer quecelles-ci ne nuisent pas à l’intégrité structurale du tablier.Collection Guides pratiques 7

Tabliers de toiture et de plancher métalliquespar fusion des structures en acier. Les soudeurs doiventêtre qualifiés selon les exigences du Bureau canadien desoudage relativement au soudage des tabliers métalliques.Les unités de tablier métallique doivent être placées surla charpente d’appui, ajustées en position finale et fixéessolidement. Si les appuis ne s’alignent pas correctement,on doit aviser l’entrepreneur général afin de corriger ledéfaut d’alignement avant de commencer les travaux. Lalargeur des appuis doit être au moins égale à laprofondeur du tablier. Les unités de tablier métalliquedoivent être bien fixées aux appuis.Il peut être nécessaire de renforcer les ouvertures dans letablier afin de conserver l’intégrité structurale du tablier.Les plans doivent clairement indiquer les endroitsexigeant du renforcement.• Pour les ouvertures de moins de 150 mm à traversles nervures, aucun renforcement est exigé àcondition qu’il n’y ait pas plus de deux nervuresverticales enlevées.• Pour les ouvertures de 150 mm à 300 mm à traversles nervures, on doit fournir des cornières derenforcement d’au moins 50 x 50 x 6 mm de chaquecôté de l’ouverture perpendiculairement auxnervures. Les cornières doivent être soudées à aumoins deux nervures de chaque côté de l’ouverture.Comme alternative, on peut fournir le renforcementbasé sur une analyse structurale des chargesappliquées.• Pour les ouvertures de 300 mm à 450 mm à traversles nervures, on doit fournir le renforcementapproprié basé sur une analyse structurale descharges appliquées.MontageTous les travaux de montage, incluant le soudage surchantier, sont la responsabilité du monteur. Les monteursdoivent être qualifiés selon les exigences de la normeCSA W47.1, Certification des compagnies de soudageLes tabliers métalliques doivent être soigneusementretenus ensemble et hissés au niveau de travail à l’aidede câbles d'acier munis d'élingues à étranglement ou depoutres de levage. On doit prévoir les câbles appropriésservant à contrôler le mouvement des tabliers lors dulevage. Une fois hissés, les tabliers doivent être placés desorte à ne pas surcharger la charpente d’appui.Les tabliers métalliques doivent être posés, alignés etsolidement fixés en place avant de quitter le chantier àla fin de la journée. Les découpures, les bandesmétalliques, les matériaux d’emballage et autres débrisreliés à la pose des tabliers doivent être enlevés du toitet descendus au sol à la fin de chaque journée de travail.Tout dommage ou modification causé par les autrescorps de métier au tablier, incluant les dommages dusaux charges de construction appliquées à n’importe quelmoment, n’est pas la responsabilité du monteur ou dufabricant.Informations connexesL’ICTAB a publié un certain nombre de documentstraitant de divers sujets reliés aux produits de tôled’acier. Pour obtenir une liste complète, communiqueravec l’ICTAB ou visiter son site Internet à www.cssbi.ca.8Collection Guides pratiques

Tabliers de toiture et de plancher métalliquesANNEXEDétailsLa présente annexe donne des détails qui illustrent les éléments fondamentaux d’un système de tablier de toiture oude plancher isolé en acier. Les fabricants de tabliers métalliques membres de l’ICTAB peuvent donner des instructionslégèrement différentes de celles présentées dans le présent document, selon les particularités de leurs produits ou deleurs méthodes. L’objet de chaque détail est la construction d’un système solide et pratique. Tous les cas exigent lamise en pratique des principes reliés à la science du bâtiment. Les détails ne sont donnés qu’à titre indicatif et neprescrivent en aucun cas un moyen unique de poser un tablier isolé en tôle d’acier. Pour de plus amplesrenseignements, communiquer avec les membres fabricants de l’ICTAB.Détail 1: Joint de chevauchement typiqueDétail 2: Changement de directionDétail 3: Application latérale - Poutre secondaire plus basse que poutre principaleCollection Guides pratiques 9

Tabliers de toiture et de plancher métalliquesDétail 4: Applications latérales courantesDétail 5: Cornières de retenue en directions perpendiculaire et parallèleDétail 6: Construction autour des poteaux intérieurs10Collection Guides pratiques

Tabliers de toiture et de plancher métalliquesDétail 7: Joints de dilatationDétail 8: Jonction du tablier de toiture et du mur de maçonnerieDétail 9: Jonction du tablier de toiture et du mur isolé en tôle d’acierCollection Guides pratiques 11

Tabliers de toiture et de plancher métalliquesDétail 10: Tablier de toiture à l’avant-toitDétail 11: Assemblages avec poutre composite12Collection Guides pratiques