Pression et glissement de la neige
La pression et le glissement de la neige et de la glace exercent une action sur certaines parties du bâtiment. En glissant, la neige et la glace peuvent endommager les avant-toits situés en contrebas et les bâtiments annexes, et représenter un risque majeur pour les personnes, même indirectement, p.ex. si un avant-toit s'effondre. En appliquant rigoureusement les normes SIA en vigueur (en particulier SIA 261 et 261/1), vous pouvez prévenir efficacement les dommages aux bâtiments. Pensez également à prendre des mesures pour la protection des personnes, non seulement sur le plan de la construction, mais également au niveau de l’organisation.
La norme SIA 261 définit un événement d’une périodicité de 50 ans comme objectif de protection contre la neige pour les bâtiments résidentiels et commerciaux standard. Le toit, les parois extérieures, les avant-toits, les impostes ainsi que les capteurs et panneaux solaires résistent entièrement à des chutes de neige (poids, glissement) telles qu’il en survient tous les 50 ans (voir hauteur de référence pour la charge de neige selon SIA 261 Annexe D).
La charge de neige est principalement influencée par l’altitude et par l’emplacement : l’inclinaison du toit et l’exposition au soleil et au vent jouent un rôle important. En cas de conditions de vent extraordinaires, il faut étudier la situation spécifiquement pour l’objet concerné.
L’intensité de la chute de neige détermine l’augmentation d’épaisseur du manteau neigeux par unité de temps. Plus l’intensité est élevée, moins il reste de temps pour éventuellement déblayer la neige sur le toit. L’intensité de la chute de neige et la durée de la chute de neige déterminent l’augmentation totale d’épaisseur du manteau neigeux par événement.
La charge volumique (masse volumique) de la neige varie et en règle générale augmente avec le temps. L’ancienne neige atteint une masse volumique 2 à 5 fois supérieure à celle de la neige fraîche. Une situation typique de charge particulièrement élevée sur le toit est observable à la suite d'un pic de chaleur lorsqu’il pleut après d’intenses chutes de neige : le manteau neigeux retient alors les eaux de pluie comme une éponge.
Les conditions de vent déterminent l’homogénéité des dépôts de neige. Les normes SIA 261 et 261/1 prévoient aussi un amoncellement irrégulier dû au transport par le vent.
Le nombre et la durée des périodes d’alternance gel-dégel concourent à déterminer le degré de gel et d’humidité de la neige se trouvant sur les toits. Durant les périodes de dégel, il est crucial que l’eau sur le toit puisse s’évacuer sans entrave afin de prévenir la formation de glace sur les bords du toit et de réduire efficacement la charge supportée par le toit. La fonte de neige sur le toit est accélérée si de la chaleur s’échappe à sa surface. Sur un toit bien isolé, la fonte de neige peut être ralentie, ce qui peut conduire à une charge de neige proportionnellement plus élevée.
Le délai de préalerte est important lorsque la charge de neige effective approche de la charge retenue pour le dimensionnement selon SIA 261 et 261/1 et que de nouvelles chutes de neige sont attendues. Dans ce cas, les parties de bâtiment exposées au danger doivent être déblayées par un personnel formé.
La charge de neige doit être mesurée en tenant compte de l'exposition au vent selon les normes SIA 261 et 261/1. Lors du dimensionnement, il faut non seulement tenir compte du système porteur et de l'enveloppe du bâtiment, mais également des fixations au toit et à la façade des éléments de toiture en saillie (p.ex. panneaux solaires). Faites appel à une personne spécialisée (p.ex. ingénieur civil) pour le dimensionnement. Revoyez les objectifs de protection à la hausse en cas de potentiel de dommages accru, p.ex. s’il existe un risque de glissement de neige pour les personnes.
En tant que projeteur, vous avez tout intérêt à exiger de vos partenaires de construction la preuve du respect des normes SIA, en particulier SIA 261 et 261/1. De nombreux sinistres sont imputables à l'insuffisance voire l'absence de preuves ou à des constructions mal dimensionnées. Il est donc important que le maillon le plus faible – « la dernière vis » – corresponde à ces normes.
Situation de danger 1 : Chute de neige sans vent
Amoncellement régulier de neige sur toute la surface.
Situation de danger 2 : Chute de neige avec vent
Amoncellement irrégulier de neige en cas de vent durant ou après la chute de neige. Les conditions de vent exceptionnelles requièrent des études spécifiques aux objets concernés.
Situation de danger 3 : Glissement de neige
Des glissements de neige surviennent lorsque l’inclinaison du toit est supérieure à 25°, lorsque les surfaces sont lisses (p.ex. constructions gonflables) et que la neige peut glisser sans entrave. Accordez également une attention particulière aux charges élevées occasionnées par la neige qui a glissé sur les toitures ou les bâtiments attenants ou annexes situés en contrebas. Prenez des mesures de construction visant à garantir la sécurité des personnes.
Situation de danger 4 : Charge de glace
Des alternances gel-dégel fréquentes peuvent occasionner une charge de glace importante sur les toits en pente dans le secteur des gouttières, en particulier lorsque l’écoulement de l’eau de fonte est entravé. Ces charges de glace exercent une pression sur les gouttières. De plus, si la glace casse, elle peut blesser des personnes et causer des dommages matériels (p.ex. en tombant sur un avant-toit en contrebas).
Situation de danger 5 : La pression statique horizontale sur les bâtiments
Les murs et les fenêtres enneigés subissent une pression statique horizontale. Cette pression dépend de la hauteur de neige, de sa masse volumique et de son type. Cette situation de danger se présente en particulier pour les bâtiments sans avant-toits situés en haute altitude.
Situation de danger 6 : Neige rampante
En cas de fort réchauffement ou de périodes de gel-dégel longues et continues, la neige amassée sur des surfaces inclinées peut se mettre à glisser. Le mouvement de la neige rampante cause souvent des dommages aux éléments de toiture en saillie, tels que les panneaux et capteurs solaires, les antennes ou les dispositifs de protection solaires des fenêtres.
Défaillance du système porteur :
La plupart des dommages sont dus à des erreurs affectant le dimensionnement ou les dispositions constructives du système porteur.
Glissement de la neige :
Sur les toits, l’absence d’arrêts de neige ou des arrêts mal dimensionnés peuvent mettre en danger des personnes et occasionner des dommages aux éléments en saillie ainsi qu’aux parties du bâtiment situées en contrebas.
Dommages aux installations solaires :
Le bris de vitre est dû la plupart du temps à une déformation du cadre ou du système de montage et n’est souvent que la partie visible d’un dommage existant. Les vitres subissent aussi beaucoup de dommages à cause de moyens de déblayage inadaptés (déblayage à la pelle) ou de charge de neige statique, p.ex dans des creux du toit.
La pression de la neige peut casser les cellules de modules photovoltaïques, ce qui se traduit par une réduction, voire un arrêt total, de la production.
Dommages à l’enveloppe du bâtiment : Le neige amassée sur la surface des modules photovoltaïques exerce des charges ponctuelles importantes sur la sous-construction, p.ex. supports et fixations. Si la sous-construction est mal dimensionnée, ces charges ponctuelles sont transmises à l’enveloppe du bâtiment au lieu d’être correctement supportées par le système porteur, ce qui peut provoquer des ouvertures et des dommages subséquents dans la couverture du toit.
Dommages aux parties de bâtiment situées en contrebas : Si de la neige ou de la glace glisse ou tombe sur des panneaux ou capteurs solaires situés en contrebas, cela peut occasionner les dommages décrits plus haut.
Bris de verre par de la neige rampante : Le mouvement de la neige qui adhère contre la vitre exerce une forte pression qui fait sortir la vitre entière de son cadre.
En appliquant rigoureusement les normes SIA en vigueur (en particulier SIA 261 et 261/1), vous pouvez prévenir efficacement les dommages aux nouveaux bâtiments dus à la pression de la neige. Référez-vous à ces normes de construction (aussi SIA 269/1) également lors de rénovations ou d'agrandissements de bâtiments existants et prévoyez le cas échéant un renforcement du système porteur et de l’enveloppe du bâtiment. L’important est que les charges soient transmises à l’ensemble du système porteur jusqu’aux fondations.
Éviter les grandes différences de poids et les charges ponctuelles élevées sur la surface du toit (typiquement en cas d’installations comme des panneaux solaires). Dans des situations rares de chutes de neige extrêmes, il est recommandé de tout de même observer l’amoncellement de la neige et l’évolution météorologique, et si nécessaire de prévoir des travaux de déblaiement. Comme la neige et la glace peuvent mettre en danger des personnes en cas de glissement, il est nécessaire de prendre des mesures sur les plans de la construction et de l’organisation.
Propositions de concepts et de mesures de protection pour les différentes parties du bâtiment :
Egli, Th. (2007): Recommandations - Protection des objets contre les dangers naturels météorologiques. Association des établissements cantonaux d'assurance incendie, Berne.
Fondation de prévention des établissements cantonaux d'assurance (2014): Prevent-Building – une méthode et un outil d’évaluation de l’efficacité, de la rentabilité et de l’acceptabilité des mesures de protection des bâtiments, destinés à parer aux risques naturels gravitationnels et météorologiques. Rapport concernant la phase 1 incluant les adaptations de la phase 2. Groupe de travail Prevent-Building: WSL-Institut pour l'étude de la neige et des avalanches SLF, Egli Engineering AG, Geotest SA, B,S,S. Volkswirtschaftliche Beratung, Version 12.05.2014. (Download)
Suda J. und Rudolf-Miklau F. (Hrsg.) (2012): Bauen und Naturgefahren, Handbuch für konstruktiven Gebäudeschutz. Springer, Wien.
Auer, M., R. Meister, A. Stoffel und R. Weingartner (2004): Analyse und Darstellung der mittleren monatlichen Schneehöhen in der Schweiz. Wasser Energie Luft 96. Jahrgang, Heft 7/8.
Enveloppe des édifices Suisse (2006): Tableau de calcul pour les stop-neige. Technische Kommission Steildach, Verband Schweizerische Gebäudehüllen Unternehmungen, Uzwil (www.gh-schweiz.ch)
Lawinenwarnzentrale Bayern (2006): Anleitung zum Abschätzen einer aktuellen Schneelast. Bayerisches Landesamt für Umwelt.
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Meister, R. (1986): Density of New Snow and its dependency on Air temperature and Wind. Zürcher Geographische Schriften 23, S 73-79.
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