Comment évaluer la résistance de la structure

Bonjour,

Pour ma prospection, je préfère utiliser geoportail.gouv.fr.

Ci-après, une explication plausible du calcul de charpente métallique, tirée de mon expérience en chaudronnerie industrielle.

Les charpentes métalliques sont fabriquées à partir de profilés du commerce qui sortent d'usine avec des épaisseurs prédéfinies selon les catalogues des aciéries et les standards industriels. Toutes les épaisseurs ne sont pas disponibles. Un petit tour sur donne un bon aperçu des dimensions et donc des résistances disponibles.

Les charpentes sont calculées en fonction des charges prévisibles : poids propre, neige, vent, séisme, température. Elles prennent en compte une surépaisseur de corrosion, particulièrement dans les ambiances marines. Elles prennent aussi en compte une surépaisseur liée à la tolérance de fabrication des profilés métalliques. Tout ceci donne une épaisseur théorique minimale de chaque profilé. Le charpentier choisit alors l'épaisseur directement supérieure. Pour une pièce unique ou un ensemble de petites pièces qui auraient une dimension bien différente du reste des profilés, le charpentier peut choisir de tout faire avec la même épaisseur, la plus grosse.

Ensuite, il refait son calcul avec les dimensions choisies pour chaque profilé pour la tenue avec le nouveau poids propre de la charpente : les contraintes théoriques doivent toutes être inférieures aux contraintes admissibles pour le matériau choisi.

Une marge existe entre les contraintes précédemment calculées et les contraintes admissibles et elle sera différente si le calcul théorique demande un IPE de 98 ou qu'il demande un IPE de 82 : dans tous les cas le choix se portera sur un IPE de 100mm car l'IPE de 80mm est trop faible.

Maintenant, vous souhaitez modifier le poids propre de la structure en ajoutant une centrale PV, voire en en modifiant la couverture. La difficulté est que nous ne connaissons pas la marge sur les contraintes disponible pour chaque segment de la charpente. De plus, la réglementation au séisme s'est récemment renforcée et celle sur Neige et Vent a aussi évolué pour les plus vieilles charpentes avec l'introduction des Eurocodes (en théorie d'anciennes charpentes pourraient ne plus être construites à l'identique aujourd'hui mais je n'ai pas de retour d'expérience à ce sujet).

En première approche, si une couverture lourde, comme des tuiles de terre cuites qui pèse environ 45kg/m2 est remplacée par de la tôle d'acier nervurée isolée (sandwich) qui pèse entre 11,5 et 15,5kg/m2 (gamme JORIS IDE JI ROOF PIR), des rails de fixation qui pèsent autour de 0,5kg/m2 et des panneaux qui pèsent moins de 12kg/m2, le poids propre final de la nouvelle couverture et de la nouvelle centrale PV sera de 28kg/m2, inférieur au poids initial. A chaque société de voir si une étude de structure s'impose. Je prônerais d'en faire une. Dans les autres cas (surimposition sans remplacement de tuiles de terre cuite ou remplacement de vieux fibrociment fragilisé...) l'impact de la surcharge doit être sérieusement évalué et une étude de structure s'impose.

Il n'y a pas de méthode facile, à développer sur un tableur, par un novice, pour vérifier la capacité de chaque élément de charpente métallique à soutenir les efforts en traction, compression, torsion, flexion, flambage...auxquels il est soumis. La complexité est déjà grande au niveau du calcul de chaque élément de charpente, si l'on connaît les efforts auxquels il est soumis mais la complexité se démultiplie par le nombre d'éléments qui composent la charpente et par la variation des efforts qui sont propagés du haut vers le bas à chaque élément : le poteau vertical doit supporter son propre poids en plus des efforts que lui impose la couverture... J'aime bien les calculs sur informatique  mais je ne me lancerai pas dans une telle usine à gaz, non validée... Comme nous pouvons avoir nos propres critères et outils pour évaluer l'intérêt PV d'une toiture et que nous faisons valider ce point par un AMO, nous pouvons avoir nos critères pour évaluer la solidité d'une toiture mais nous devrions la faire confirmer par un professionnel habilité qui utilise des outils validés.

Pour le choix des fixations, des informations sont disponibles sur les documentations émises par les fabricants de fixation : SCHLETTER, DOME SOLAR, MECOSUN, K2 SYSTEMS, RENUSOL, JORISIDE... qui indique le domaine d'emploi de leur matériel : profil des TAN, épaisseur, entraxe des pannes... Quand le cas précis se trouve en conformité avec les limites de ce domaine d'emploi, il n'est pas besoin de faire une étude spécifique pour les fixations ou pour la couverture. Mais si le poids propre de l'ensemble centrale + couverture évolue comme détaillée précédemment, il faut vérifier que les poteaux résisteront, voire les fondations... CVSSB a rencontré le cas où, sur une tôle sandwich, l'entraxe des pannes dépassait de peu les 3m autorisés pour les fixations DOME SOLAR, le fabricant a proposé de faire une étude de structure pour valider le choix des fixations, sur la base des caractéristiques réelles de la structure métallique.Via EKLOR, cela nous est proposé contre 450€. Juste pour valider les fixations et obtenir l'extension de l'ETN à ce cas et obtenir la garantie décennale sur ce point. (Comme il s'agit d'un ERP, nous devrons faire faire une étude de structure de l'ensemble séparément).

Pour une liste de bureau d'études, les pages jaunes vous éclaireront. CVSSB est dans la même situation. Comme ces études impliquent des déplacements pour le relevé des caractéristiques, nous ne pouvons pas envisager d'utiliser un seul BE pour tout le réseau. D'autant plus que la charpente métallique n'est pas un domaine de pointe maîtrisé par quelques uns mais est très répandue. Peut se poser la question de prendre une entreprise de bâtiment qui dispose de son département calcul ou de prendre un BE qui ne fait pas de chantier. Je préférerais le 2e profil pour éviter d'avoir un conseiller qui m'oriente vers les activités complémentaires de son entreprise.

Pour les prix, pas de notion précise car nous somme en pleine prospection et n'avons pas encore reçue d'offres de service.

Je n'ai pas d'avis sur notre assureur, MMA, vis à vis de cette problématique.

Mais attendons les avis des autres sociétés de CV.

Cordialement
Michel LOPEZ
Pour Centrales Villageoises Soleil Sud Bourgogne.

Bonjour

Depuis 2019, les nouvelles réalisations se font quasi exclusivement en surimposition, c'est à dire sans enlever les tuiles, comme c'est le cas dans la majorité des pays.
Ceci résulte d'évolutions réglementaires. 

Espérant avoir répondu à votre question.

Cyrille