Système d’ancrage de garde-corps sur des toits plats pour les couvreurs : annexe

Le travail de couvreur a été classé comme l'un des travaux les plus dangereux, avec un taux de mortalité de 29 par 100 000 travailleurs (Toscano, 1997). Les couvreurs sont exposés à environ six fois plus de risques d'accidents graves et mortels que le travailleur moyen, les chutes étant les évènements mortels dans 75 % des cas (Ruser, 1995). Les lésions causées par ces chutes sont habituellement graves, exigeant de longues périodes de traitement et de convalescence occasionnant des frais médicaux importants. Les réglementations internationales sont claires; l'Occupational Safety and Health Administration (OSHA) stipule qu'il faut protéger les travailleurs exposés à un risque de chute de 1,8 mètre (OSHA, 1998) alors que le Code de sécurité pour les travaux de construction (S-2.1, r.6) et le Règlement sur la santé et la sécurité du travail (S-2.1, r.19.01) stipulent qu'il faut protéger les travailleurs exposés à un risque de chute de 3 mètres (S-2.1, r.6, 2001; S-2.1, r.19.01, 2001). Sur un plancher, le garde-corps est le moyen de protection collective contre les chutes le plus approprié (Lan, 2005). Il permet la mobilité et il dispense le travailleur du port d'un harnais et évite la pose d'ancrage pour les longes des travailleurs. La pose d'ancrages de 18 kN de résistance est toujours problématique, surtout pour les structures à charpente métallique légère, les édifices temporaires et/ou vétustes. Présentement, les couvreurs utilisent des garde-corps préfabriqués faits de membrures métalliques, installés à pied d'oeuvre en périmètre des toits plats. D'après l'Association des Maîtres couvreurs du Québec (AMCQ), ces garde-corps sont pratiques et conviennent bien aux travaux effectués sur les toits plats, mais ils n'ont jamais fait l'objet d'une vérification ou d'essais pour vérifier s'ils sont sécuritaires et conformes au Code de sécurité pour les travaux de construction (S-2.1, r.6). À la demande de l'AMCQ, la présente étude vise à vérifier, par calculs et par essais, si les trois modèles de garde-corps métalliques les plus utilisés par les couvreurs sont sécuritaires et rencontrent les exigences des articles 3.8.2 et 3.8.3 du S-2.1, r.6 pour assurer aux couvreurs une protection adéquate contre les chutes de hauteur. Les principaux objectifs de l'étude visent donc à :vérifier si les trois modèles de garde-corps préfabriqués métalliques les plus utilisés par les couvreurs, installés à pied d'oeuvre en périmètre de toits plats, sont sécuritaires et rencontrent les exigences des articles 3.8.2 et 3.8.3 du Code de sécurité pour les travaux de construction du Québec pour assurer aux couvreurs une protection adéquate contre les chutes; valider les paramètres d'ancrage sur les toits plats et/ou définir ces paramètres; vérifier la capacité de ces trois garde-corps à retenir un torse de bois de 100 kg animé d'une vitesse de 2 m/s; étudier les principales caractéristiques du heurt le plus réaliste entre le travailleur et le garde corps. Les démarches suivies comprenaient : 1) revue de littérature sur les garde-corps relative aux aspects normatif et réglementaire (Québec, Canada et États-Unis), consultation des guides existants de conception ou d'utilisation, notamment celui de la Construction Safety Associationof Ontario (CSAO) et protocole d'essais pour valider le garde-corps; 2) sondage de l'AMCQ auprès de ses membres pour déterminer les trois types de garde-corps les plus utilisés par les couvreurs sur les toits plats; 3) rencontre avec le(s) fabricant(s) de ces trois garde-corps pour colliger les caractéristiques géométriques et mécaniques des garde-corps, entre autres : les dimensions du montant, de la lisse supérieure, la portée caractéristique d'une section type de garde-corps, le(s) ancrage(s) des garde-corps et la méthode d'assemblage de chaque garde-corps sur les chantiers; 4) observations sur les chantiers de ces trois garde-corps pour relever les conditions d'installations détaillées aux chantiers lors des travaux de réfection des toits afin de reconstituer les mêmes conditions d'installation en laboratoire; 5) reconstitution au laboratoire d'une toiture type d'une charpente métallique légère industrielle, faite de deux sections de 20' x16' au Laboratoire Hydro-Québec de l'École Polytechnique suivant les règles de pratiques établies en charpente métallique avec un parapet du type sandwich, qui, d'après le milieu, est l'un des parapets les plus construits et qui serait le moins résistant; 6) des essais de résistance sur les trois garde-corps pour vérifier expérimentalement la résistance de composantes constituant le garde-corps (profilé tubulaire du montant, soudure, plaque d'appui, lisse supérieure); 7) essais sur les garde-corps installés tels qu'aux chantiers sur la toiture reconstituée pour vérifier leur conformité au Code de sécurité pour les travaux de construction du Québec d'après le protocole d'essais de l'IRSST; 8) essais dynamiques pour vérifier la capacité des garde-corps pour arrêter la chute d'un torse de bois à une vitesse de 2 m/s; 9) analyse des résultats en vue de formuler des recommandations. Les principaux résultats de cette étude ont montré que :Installés sur la bille de bois et sur le parapet sandwich neuf, les trois garde-corps rencontrent les exigences des articles 3.8.2 et 3.8.3 du Code de sécurité pour les travaux de construction du Québec, S-2.1, r.6; par conséquent, ils sont conformes au Code de sécurité pour les travaux de construction du Québec. Les différents montages des garde-corps sur la bille de bois et sur le parapet dans les directions parallèle et perpendiculaire aux poutrelles ont permis de valider et de définir les paramètres d'ancrage des garde-corps sur toits plats. Dans les essais statiques sur montant unique ancré à la bille de bois, nous avons observé la plastification de l'acier à la base du montant sous une charge horizontale inférieure à la charge prescrite de 900 N pour le garde-corps fabriqué par Alcor et Innovation Malenfant Inc. Dans tous les autres essais statiques, les montants de tous les garde-corps sont demeurés élastiques. Même si le cas de charge sur le montant unique est le cas de charge le plus critique, il faut en tenir compte car c'est un mode de rupture qui peut survenir au chantier. Dans les essais dynamiques, où les garde-corps étaient ancrés au parapet, tous les garde corps ont résisté à l'impact du mannequin de 100 kg. Le mannequin est demeuré à l'intérieur de la toiture et les montants et lisses supérieures des garde-corps n'ont subi qu'un endommagement limité lors des essais dynamiques. La déformation horizontale à l'impact variait entre 172 mm et 286 mm selon le manufacturier et la configuration d'essais. La déformation résiduelle après l'impact variait entre 1 mm et 76 mm selon le manufacturier et la configuration d'essais. Les trois garde-corps sont donc capables de retenir un torse de bois de 100 kg animé d'une vitesse de 2 m/s sans abandon de la charge. Ces résultats ont permis de faire les recommandations suivantes :Le nombre limité des essais dynamiques n'a pas permis de colliger suffisamment les données expérimentales pour 1) définir le heurt réaliste le plus sévère d'une personne sur un garde-corps en prenant en compte la déformabilité du corps humain; 2) traduire ce heurt en termes mécaniques (recours à la biomécanique); et 3) traduire ce heurt en termes de sollicitations du garde-corps (les caractéristiques mécaniques du garde-corps et du corps humain doivent intervenir). Par conséquent, nous recommandons une étude subséquente pour mieux définir la dynamique de l'arrêt de chute par un garde-corps parce que les essais dynamiques avec le torse de bois de 100 kg sont des essais très sévères et ne reflètent pas la réalité de l'impact du travailleur sur la lisse supérieure. Dans les essais statiques sur montant unique ancré à la bille de bois, nous avons observé la plastification de l'acier à la base du montant sous une charge horizontale inférieure à la charge prescrite de 900 N pour les garde-corps fabriqués par Alcor et Innovation Malenfant Inc. Dans tous les autres essais statiques, les montants de tous les garde-corps sont demeurés élastiques. Même si le cas de charge sur le montant unique est le cas de charge le plus critique, il faut en tenir compte car c'est un mode de rupture qui peut survenir au chantier. Par conséquent, nous recommandons que les fabricants Alcor et Innovation Malenfant Inc. choisissent comme montant un profilé légèrement plus résistant pour les nouveaux garde-corps. Outre la résistance accrue, les garde-corps auront une plus longue durée d'utilisation. L'ensemble des résultats est valide pour les conditions d'essais décrits dans le document. Installés sur la bille de bois et sur le parapet neuf, les garde-corps rencontrent les exigences de S-2.1, r.6. Puisque la résistance de l'ensemble parapet/garde-corps dépend principalement de la résistance du parapet, nous recommandons fortement de vérifier l'état du parapet avant d'installer les garde-corps. Pour ce faire, nous pouvons utiliser une règle du pouce qui consiste à secouer le garde-corps pour évaluer sa résistance. Abstract Roofing work has been ranked as one of the most hazardous jobs, with a fatality rate of 29 per 100,000 workers (Toscano, 1997). Roofers are exposed to approximately six times more risk of serious and fatal accidents than the average worker, with falls being the fatal events in 75% of cases (Ruser, 1995). The injuries caused by these falls are usually serious, requiring long periods of treatment and convalescence resulting in significant medical costs. The international regulations are clear; the Occupational Safety and Health Administration (OSHA) stipulates that workers exposed to a risk of falling 1.8 metres must be protected (OSHA, 1998) while the Safety Code for the construction industry (S-2.1, r.6) and the Regulation respecting occupational health and safety (S-2.1, r.19.01) stipulate that workers exposed to a risk of falling 3

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