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Exigences techniques visant les structures agricoles

Fiche technique - ISSN 1198-7138  -  Imprimeur de la Reine pour l'Ontario
Agdex : 714
Date de publication : Mars 2004
Commande no.04-014
Dernière révision :Mars 2004
Situation :En remplacement de la fiche technique n° 93-010 du MAAARO, qui s’intitule Exigences d’ingénierie concernant les bâtiments de ferme
Rédacteur :John Johnson - ingénieur, chef de la conception structurale/MAAARO

Table de matières

  1. Introduction
  2. Le nouveau bâtiment est-il construit par un entrepreneur d'expérience spécialisé dans la construction de bâtiments agricoles?
  3. Des méthodes de construction et des plans-normes sont-ils utilisés?
  4. La capacité portante du sol est-elle comparable à celle des autres sites construits des alentours?
  5. La superficie au sol du nouveau bâtiment est-elle supérieure à 600 m2 (6459 pi2)?
  6. La hauteur des murs latéraux du nouveau bâtiment dépasse-t-elle 3,6 m (12 pi)?
  7. Le nouveau bâtiment est-il contigu à un autre bâtiment de dimensions ou de hauteur différentes (ou en est-il très rapproché)?
  8. Les murs latéraux sont-ils percés de portes ou d’ouvertures larges de plus de 3,6 m (12 pi)?
  9. Les fermes de toit sont-elles préfabriquées ou assemblées sur place par un entrepreneur?
  10. La structure sert-elle à entreposer ou à supporter du foin, de la paille, des matériaux en vrac comme du grain, de l'ensilage, de l'ensilage mi-fané, des légumes, du fumier liquide ou d'autres liquides?
  11. Quelles sont les conséquences environnementales d'une défaillance structurale?
  12. Tableau 1. Liste de vérification des points à considérer dans la conception des bâtiments agricoles
  13. Liens connexes

Introduction

Il est obligatoire, en vertu du Code du bâtiment de l'Ontario (CBO), de lever un permis de construire pour tout bâtiment agricole d’une superficie supérieure à 10 m2 (108 pi2). Le chef du service du bâtiment peut exiger des dessins détaillés des composantes structurales. Les producteurs se demandent souvent s'ils sont tenus de faire faire certains calculs par un ingénieur. La présente fiche technique précise justement les cas où ces calculs sont nécessaires. Certaines de ces situations sont illustrées à la figure 1.

La figure 1 montre le croquis d'une vieille étable à deux étages à laquelle on a relié un silo et d'autres bâtiments plus récents. On y voit comment la neige peut glisser d'un toit à l'autre ou s'amonceler en certains endroits. La surcharge supplémentaire due à la neige sur certaines surfaces peut être considérable.

Figure 1. Les bâtiments contigus se caractérisent par des toitures complexes. Il est important que les calculs des surcharges dues à la neige soient bien faits. Avec la permission de : Alberta Agriculture.

  1. Surcharge due à la neige équilibrée
  2. Surcharge due à la neige déséquilibrée à cause du vent
  3. Surcharges accrues dans le creux
  4. Surcharges accrues sur les toits inférieurs
  5. Surcharges accrues dues à la neige qui glisse
  6. Surcharges dues aux accumulations de neige derrière les obstacles
  7. Changements de pentes
  8. Zones abritées (où le vent ne balaie pas la neige)
  9. Surcharges variant en fonction de la pente

L'ingénieur a pour rôle de protéger les humains, les animaux, les cultures, les biens et l'environnement par des aménagements solides, fonctionnels et économiques. Il doit tenir compte des nombreuses charges et surcharges et veiller à ce que le bâtiment remplisse bien son rôle.

Le dimensionnement de différentes composantes structurales (lisses, sablières, poteaux, montants, entretoises, semelles, fondations, et autres) doit avoir été calculé par un ingénieur. Le ministère de l'Agriculture et de l'Alimentation de l'Ontario (MAAARO) a élaboré des normes quant au dimensionnement des principales composantes des bâtiments agricoles. Pour connaître ces normes, consulter la publication 809F du MAAARO, Normes de bâtiments de ferme pour dimensionner les matériaux de construction courants, qui peut être commandée en ligne au site web du MAAARO.

Le ministère des Affaires municipales et du Logement de l’Ontario a aussi publié, conjointement avec le MAAARO, le guide Construction Guide for Farm Buildings, que l’on peut commander sur le site web.

Il suffit parfois de s’attarder à la superficie ou au coût d'un projet pour avoir une idée de sa complexité. Dans bien des cas, par contre, ces seuls points ne sont pas suffisamment révélateurs. La présente fiche technique dresse une liste des questions qu’il faut se poser au sujet de la structure projetée. On peut se faire aider par l'entrepreneur en construction ou le responsable du service du bâtiment pour trouver des réponses à ces questions. Le texte qui suit fait ressortir la complexité des structures et aide à comprendre pourquoi le responsable du service du bâtiment peut exiger des calculs détaillés.

 

Le nouveau bâtiment est-il construit par un entrepreneur d'expérience spécialisé dans la construction de bâtiments agricoles?

Le chef du service du bâtiment aura davantage confiance en un entrepreneur qui a déjà à maintes reprises réalisé des projets comparables. Les cas de non-conformité aux pratiques courantes sont plus fréquents dans les bâtiments construits par des entrepreneurs inexpérimentés. Un constructeur aguerri respecte le plan, connaît les techniques du bâtiment, fait de bons raccordements et sait comment doit fonctionner le bâtiment. Il est préférable de confier à une personne d'expérience les tâches complexes que sont la construction, le contreventement temporaire et les travaux de finition de grosses structures. Il faut savoir que les défaillances se produisent le plus souvent durant les travaux de construction.

Des méthodes de construction et des plans-normes sont-ils utilisés?

Si le responsable du service du bâtiment ne connaît pas bien une méthode de construction ou si le bâtiment comporte des composantes qui ne sont pas standard, il se peut qu’il exige davantage de détails. Les plans-normes, comme ceux qui sont offerts par le Service de plans du Canada et que l’on peut télécharger depuis leur site web, sont souvent jugés acceptables. Si le plan n'est pas standard, il se peut qu'il faille le faire préparer par un ingénieur, à moins que les calculs relatifs aux composantes du bâtiment ne soient tirés de tableaux ou de publications reconnus. L'intervention d'un ingénieur est obligatoire pour les bâtiments d'une superficie supérieure à 600 m2 (6459 pi2). Les installations d'entreposage de fumier et autres structures faites de béton armé doivent aussi être approuvées par un ingénieur.

 

La capacité portante du sol est-elle comparable à celle des autres sites construits des alentours?

Le Code du bâtiment de l'Ontario autorise le recours à des semelles et à des fondations qui se sont révélées efficaces dans le passé, dans les conditions de sol caractéristiques de la région. Les fondations sous forme de dalle flottante peuvent convenir sur des sables compactés et bien drainés. Le responsable du service du bâtiment exige habituellement qu’un ingénieur se charge des calculs relatifs aux fondations peu profondes. Les sols argileux nécessitent des fondations plus profondes sous le niveau du gel. Si le type de sol est inhabituel (argiles molles ou gonflantes, sables boulants) ou si les conditions particulières du site ne sont pas prévues par les tableaux de calculs normalisés, il faut faire appel à un ingénieur en géotechnique. Ce dernier pourra déterminer la capacité portante du sol et faire des recommandations quant au type de fondation à utiliser. L'ingénieur de projet utilise cette information pour concevoir des fondations appropriées. Avant de construire un silo ou une autre structure destinée à recevoir de lourdes charges, il est important d'obtenir un rapport d'une étude d'ingénieurs en géotechnique.

La superficie au sol du nouveau bâtiment est-elle supérieure à 600 m2 (6459 pi2)?

Les gros bâtiments sont plus complexes à construire. Les bâtiments larges doivent pouvoir supporter des surcharges dues à la neige considérables. Ces surcharges peuvent s'accroître encore davantage lorsque de la pluie tombe alors que la toiture est encore couverte de neige. Les fermes de toit de grandes dimensions sont plus difficiles à installer, même par vents très légers. Il est donc important de les faire installer par des personnes compétentes. Des techniques particulières sont employées pour le contreventement (temporaire et permanent) et l’installation des fermes de toit de ces gros bâtiments.

Le Code du bâtiment de l'Ontario et le Code canadien de construction des bâtiments agricoles exigent que les calculs relatifs aux toitures des bâtiments agricoles soient réalisés par des ingénieurs.

La hauteur des murs latéraux du nouveau bâtiment dépasse-t-elle 3,6 m (12 pi)?

Le contreventement (temporaire et permanent) est difficile à réaliser dans le cas des murs latéraux élevés et des bâtiments à deux étages. C'est là l'une des principales faiblesses des nouveaux bâtiments agricoles. Si l'on n'a pas recours aux techniques courantes de contreventement, il faut absolument confier la conception du système de contreventement à un ingénieur (figure 2).

La figure 2 montre les détails des murs types d'une construction à charpente à poteaux. Le croquis illustre des éléments structuraux formant le système de contreventement, le poteau, les sablières, les pièces de renforcement et les chevrons de ferme.

  1. Chevron de ferme
  2. Sablières
  3. Contreventement en "Y" à chaque poteau
  4. Contreventement en "K" à chaque poteau
  5. Pièce de renforcement sous les sablières
  6. Pièce de renforcement sous les contreventements en "Y"
  7. Poteaux traités sous pression
  8. Attaches de chevrons

 

Le nouveau bâtiment est-il contigu à un autre bâtiment de dimensions ou de hauteur différentes (ou en est-il très rapproché)?

Lorsque des bâtiments contigus ou très proches l'un de l'autre sont de hauteurs différentes, la neige peut glisser ou être soufflée d'une toiture à l'autre.

Par exemple, il peut s'agir d'une étable laitière à stabulation libre de un étage qui s'ajoute à l'extrémité d'une étable plus ancienne de deux étages. La neige peut parfois glisser ou être soufflée du toit le plus haut vers le toit le plus bas, ce qui ajoute à la surcharge due à la neige que doit supporter la toiture la plus basse. Un nouveau toit en appentis (élément 7 de la figure 1) peut imposer à un bâtiment existant contigu des surcharges additionnelles que ce bâtiment n'était pas conçu pour supporter. Même si le nouveau toit en appentis ne correspond pas à une superficie au sol considérable, sa structure peut néanmoins être passablement complexe. Il arrive qu’un toit soit abrité du vent par une rangée d'arbres, un bâtiment plus haut ou une saillie comme une cheminée et être ainsi soumis à une surcharge due à la neige accrue du fait que la neige ne se trouve pas balayée par le vent. Ce toit doit être plus fort qu'un toit non abrité du vent.

Lorsqu’un bâtiment est soumis à des surcharges inhabituelles, il faut demander à un ingénieur de calculer ces surcharges et de recommander les éléments structuraux qui seront à même de supporter ces surcharges.

Les murs latéraux sont-ils percés de portes ou d’ouvertures larges de plus de 3,6 m (12 pi)?

Comme les fermes de toit reposent normalement sur les murs extérieurs des bâtiments, les charges se trouvent transférées aux fondations et aux semelles par l'ossature des murs. Comme les bâtiments de ferme modernes sont habituellement d’une largeur d’au moins 12 m (40 pi), les charges ainsi transférées sont considérables et augmentent au fur et à mesure que la largeur des ouvertures s'accroît.

Par exemple, si la charge totale du toit est de 2,0 kPa (42 lb/pi2) et que les fermes de toit sont espacées de 1200 mm (48 po), la charge à une extrémité d'une ferme de 12 m (40 pi) est d'environ 1500 kg (3300 lb).

Les lisses et les linteaux entourant des ouvertures importantes pratiquées dans les murs doivent être dimensionnées correctement. La règle empirique est la suivante : si la largeur de l'ouverture est doublée, la force doit être multipliée par quatre. Souvent, il devient nécessaire de recourir à des poutres en acier ou composées lorsque la portée est grande.

 

Les fermes de toit sont-elles préfabriquées ou assemblées sur place par un entrepreneur?

Bien des entreprises offrent des fermes de toit préfabriquées. Leur conception et les techniques employées pour le contreventement et l’ancrage sont complexes, surtout si le bâtiment est large. Les points d’assemblage des pièces de bois sont très importants. Dans le cas de toitures à portées multiples supportées par des poteaux et des poutres intérieures, le dimensionnement des poteaux, des lisses et du contreventement est de toute première importance. Un ingénieur doit se charger du dimensionnement des éléments structuraux des toitures, à moins que des plans ou tableaux-normes ne puissent être utilisés.

La structure sert-elle à entreposer ou à supporter du foin, de la paille, des matériaux en vrac comme du grain, de l'ensilage, de l'ensilage mi-fané, des légumes, du fumier liquide ou d'autres liquides?

La conception des silos, des cellules de stockage, des structures d'entreposage de pommes de terre ou des structures d'entreposage de fumier liquide est de toute première importance. Une défaillance structurale peut être lourde de conséquences tant du point de vue de l'environnement que de celui de la sécurité des humains et des animaux. La Ontario Silo Association publie des tableaux et des normes portant sur la construction de silos en Ontario. Le Service de plans du Canada fournit également des plans de silos horizontaux, de structures d'entreposage de fruits et légumes, de structures d'entreposage de fumier etc. Ces plans doivent normalement être approuvés par un ingénieur. La Loi sur la gestion des éléments nutritifs (LGEN) oblige à faire vérifier toute nouvelle structure d'entreposage par un ingénieur. Afin de protéger les eaux de surface et les eaux souterraines, une évaluation géotechnique est également exigée. La LGEN exige également qu'un ingénieur inspecte le projet en cours de construction et qu'il vérifie si la structure, une fois achevée, respecte toutes les normes. Dès qu’une structure est soumise à des charges inhabituelles, l’intervention d’un ingénieur est nécessaire.

 

Quelles sont les conséquences environnementales d'une défaillance structurale?

Les conséquences environnementales d'une défaillance d'une installation d'entreposage de fumier liquide d'une capacité de plusieurs centaines de milliers de litres peuvent être considérables. La conception de ces structures doit être soignée et doit être réalisée par un ingénieur. On peut se procurer des plans sur le site du Service de plans du Canada. Ces plans doivent être vérifiés par un ingénieur.

Une défaillance structurale ne signifie pas nécessairement que le bâtiment va s'effondrer. Il peut s'agir de l'isolant qui devient mouillé à cause d'un pare-vapeur inefficace ou mal choisi. Les pertes économiques peuvent être beaucoup plus grandes si la défaillance se traduit par la perte de la récolte entreposée ou par des problèmes de santé dans le troupeau. Le caractère fonctionnel de la structure est souvent aussi important que sa conception structurale.

Les codes du bâtiment visent essentiellement à garantir que la sécurité du public est prise en compte. « Occupation humaine » s'entend de la densité des personnes à l'intérieur d'une structure et de la facilité avec laquelle il est possible d'évacuer ces personnes. « Faible occupation humaine » se dit d'un bâtiment agricole où il n'y a pas plus de 1 personne par 40 m2 en temps normal. Dans le cas des bâtiments agricoles ayant un faible taux d'occupation humaine, le risque de préjudices subis par des humains à la suite d'une défaillance structurale est plus faible que dans le cas des bâtiments ayant un taux d'occupation élevé. Les codes et normes du bâtiment qui sont en vigueur en Ontario le sont dans le but de réduire les risques de blessures corporelles ou de décès attribuables à des défaillances structurales.

Le Tableau 1 constitue une liste de vérification des points à considérer dans la conception des bâtiments agricoles. Cette liste explique pourquoi le chef du service du bâtiment peut exiger de l'information technique plus détaillée que ce qui semble en apparence nécessaire.

Chaque bâtiment agricole étant différent, chacun possède des caractéristiques fonctionnelles et structurales particulières. Il s'agit de se demander si le bâtiment agricole projeté soulève des considérations particulières.

Nous remercions le Secrétariat d’État pour sa contribution financière à la réalisation de la présente fiche technique.

 

Tableau 1. Liste de vérification des points à considérer dans la conception des bâtiments agricoles

Catégorie de composantes

Éléments

Points particuliers à considérer

Généralités

Plans

Des plans sont souvent nécessaires à l’obtention d’un permis de construire. Se renseigner auprès du responsable du service du bâtiment. Des plans d'ingénieur ne seront pas nécessairement exigés. Il se peut que des documents soient nécessaires sur les calculs relatifs aux composantes critiques. Dans le cas des structures simples, un plan d'implantation peut suffire. Les plans du Service de plans du Canada sont accessibles au site web. Déterminer les dimensions des composantes standard des bâtiments agricoles. Dans le cas des bâtiments de dimensions courantes, consulter un entrepreneur en construction de bâtiments agricoles ou consulter les publications disponibles.

Matériaux exclusifs

Choix ou caractéristiques des matériaux exclusifs : Les dimensions des matériaux préfabriqués (ParallamTM, MicrolamTM, etc.) sont souvent précisées par les fournisseurs ou fabricants de ces matériaux.

Distances de retrait minimales

L'établissement de distances de retrait minimales peut être exigé. La municipalité ou le MAAARO est une source de renseignements sur les distances de retrait qu'il doit y avoir entre un bâtiment d'élevage et les limites d'un bien-fonds, des maisons avoisinantes, d'autres utilisations des terres, etc.

Semelles et

fondations

Étude de caractérisation du site

Dans le cas des bâtiments préfabriqués, de types de sol inhabituels ou de structures soumises à des surcharges considérables, une étude de caractérisation du site réalisée par un ingénieur en géotechnique peut être nécessaire. La Loi sur la gestion des éléments nutritifs exige qu'une étude géotechnique soit effectuée dans le cas des structures d'entreposage d'éléments nutritifs liquides.

Drainage

L'installation de drains souterrains supplémentaires peut être nécessaire pour garantir au sol une bonne capacité portante.

Ossature murale

Poteaux ou montants

Faire calculer les dimensions des poteaux ou des montants. Fixer les murs à claire-voie à l’aide de boulons d’ancrage et les poteaux à l’aide de dispositifs d’ancrage pour empêcher les gros vents de soulever le bâtiment.

Lisses et sablières

Les dimensions de ces éléments doivent être calculées. Si l'espacement entre les poteaux s'accroît (par exemple de 2,4 à 3,6 m [de 8 à 12 pi]), il faut renforcer de plus du double la solidité de ces éléments.

Contreventement

Dans le cas des bâtiments de dimensions courantes, un entrepreneur en construction de bâtiments agricoles peut décider des contreventements nécessaires. Si la structure est plus complexe, faire appel à un ingénieur. Dans le cas des bâtiments de plusieurs étages ou à parois très hautes, les contreventements revêtent une importance capitale.

Semelles et fondations

Toujours faire calculer les dimensions des semelles et des fondations par un ingénieur. Utiliser des boulons d'ancrage (s'il y a lieu).

Charpente de plancher

Solives de plancher

Faire calculer les dimensions des solives de plancher (surtout si le plancher doit être soumis à des charges importantes).

Poutres

Faire calculer les dimensions des poutres supportant le plancher.

Poteaux ou semelles

Les dimensions des poteaux d'appui et des semelles doivent avoir été bien calculées.

Toiture

Charge des matériaux de couverture

Toujours déterminer la charge des matériaux de couverture.

Surcharges dues à la neige

Dans le cas des constructions contiguës à des bâtiments existants de hauteurs différentes, tenir compte des surcharges dues à la neige qui s’accumule sous l’effet du vent ou qui glisse. Le dimensionnement des matériaux de charpente et des fondations peut devoir être modifié pour tenir compte de surcharges accrues.

Fermes

Dans le cas des fermes préfabriquées, toujours se fier aux calculs que fournit le fabricant et qui sont établis par des ingénieurs. Si les fermes sont fabriquées sur place, les faire dessiner par un ingénieur.

Toiture

Faire calculer les dimensions des chevrons dans le cas de toits à portées multiples ainsi que les dimensions des éléments supportant le toit.

Contreventement

Confier à un ingénieur les calculs relatifs au contreventement par effet diaphragme du toit ou du plafond.

Ouvertures de porte

Linteaux

Confier le dimensionnement des linteaux à un ingénieur si les ouvertures ont plus de 3,65 m (12 pi) de large.

Poteaux

Il se peut qu’on doive grossir les poteaux d'appui de part et d'autre d'une porte pour supporter la charge supplémentaire.

Semelles

Il se peut qu’on doive grossir les semelles des poteaux d'appui.

Contreventement

Il se peut qu'on doive renforcer le contreventement de part et d'autre d'une ouverture large. Le contreventement ne doit pas être affaibli par une ouverture de porte.

Structures particulières

Calculs complets

Des calculs complets effectués par un ingénieur peuvent être exigés. Des calculs complets seront exigés pour les structures d'entreposage des éléments nutritifs liquides.

Chauffage ou réfrigération

Des calculs relatifs aux pertes de chaleur ou à la réfrigération doivent être effectués.

Norme de la OSA

Il faut utiliser les calculs normalisés publiés par la Ontario Silo Association.

Ventilation

Une analyse de la ventilation des bâtiments d'élevage devrait être faite.

Liens connexes

 

Pour plus de renseignements :
Sans frais : 1 877 424-1300
Local : 519 826-4047
Courriel : ag.info.omafra@ontario.ca