Annexe E (informative) Détermination des caractéristiques mécaniques minimales des pattes destinées à la fixation des chevrons sur la structure porteuse
(Extrait du cahier CSTB 3316-V2 – Annexe 2) dont la teneur est reprise ci-après
La convenance d'une attache du point de vue rigidité s'apprécie en fonction de la résistance admissible qu'elle offre :
d'une part aux charges permanentes dues au poids propre du bardage rapporté ;
d'autre part aux charges momentanées dues aux effets du vent (pression et dépression).
Les charges latérales (dans le plan du bardage) dynamiques (à la pose) et statiques (en oeuvre) ne sont pas prises en considération.
E.1 Résistance admissible aux charges verticales permanentes dues à la masse du bardage rapporté
E.1.1 Appareillage
E.1.1.1 Généralités
L'appareillage se compose pour l'essentiel d'une machine d'essai de traction de classe 1 conformément à la norme NF EN ISO 7500-1, de capacité minimale 1000 daN, à axe vertical, dont les éléments principaux sont les suivants :
une partie inférieure permettant de fixer en situation les attaches supportant le profilé ;
une partie supérieure mobile permettant l'accrochage du profilé.
L'une ou les deux parties doivent permettre de par leur conception, un alignement des dispositifs par rapport à l'axe de chargement.
E.1.1.2 Description du dispositif d'essai
La partie inférieure du dispositif se compose d'un bâti rigide fixé sur le plateau inférieur de la machine d'essai et dont le retour vertical permet la fixation des attaches (pattes-équerres ou étrier).
Des trous oblongs permettent de régler l'écartement entre pattes-équerres ainsi que la position des fixations des équerres dans leur propre trou de fixation oblong.
Des platines en acier d'épaisseur minimale 5 mm et de surface au moins égale à la surface de l'aile d'appui des pattes-équerres, percées d'un trou de diamètre égal à celui de la fixation, sont disposées sous les pattes pour obtenir une surface d'appui continue.
Un trou vertical dans l'axe du bâti permet la fixation d'attaches en forme de U (étrier).
La partie supérieure comprend un adaptateur de traction approprié à la section du profilé.
Les déformations peuvent être prises égales aux déplacements de la traverse mobile mais il est préférable de disposer des capteurs de déplacement :
soit dans l'axe du profilé (montage avec étrier) ;
soit sur l'extrémité de chaque équerre.
E.1.1.3 Attaches
La nature et les caractéristiques géométriques des attaches sont relevées. Un schéma est joint au rapport d'essai.
E.1.1.4 Chevron
Les attaches (pattes-équerres ou étrier) sont fixées au bâti support à l'aide de boulons de diamètre adapté au préperçage (Ø 6 mm minimum) en utilisant les rondelles prévues.
De fait, le chevron est simulé par un tube en acier d'épaisseur minimale 15/10ème de section carrée ou rectangulaire.
E.1.1.5 Fixation
Le type de fixation des attaches sur le profilé doit correspondre à la fixation réellement utilisée dans la pratique.
Le fournisseur des fixations doit en indiquer la marque, le type et les caractéristiques géométriques et mécaniques qui doivent figurer dans le rapport d'essai.
La fixation est montée selon les spécifications du fournisseur de la fixation avec les outils et le couple préconisé ainsi que les diamètres des trous de perçages et préperçages éventuels.
E.1.1.6 Assemblage
Les attaches asymétriques type patte-équerre sont disposées par groupe de deux en opposition de part et d'autre du profilé pour annuler leur tendance à la rotation.
En fonction du type de fixation, relever le cas échéant :
les caractéristiques de réglage des matériels utilisés pour la mise en oeuvre des fixations [outil de pose, couple de serrage (vis et boulons), limiteur de serrage (rivet), etc.] ;
le diamètre des trous de préperçage.
E.1.2 Nombre d'éprouvettes
L'essai est réalisé sur 3 assemblages du même type.
E.1.3 Mode opératoire
Réaliser le montage d'essai conformément à la figure E.1.
Dans le cas des pattes-équerres, le boulon de fixation sur le bâti sera disposé en extrémité du trou oblong la plus éloignée du profilé.
L'attache du mors mobile de la machine de traction, le profilé sur lequel sont fixées les deux pattes-équerres opposées (ou l'étrier) et le ou les capteurs de déplacement sont disposés en alignement droit sur le bâti rigide et indéformable.
Les capteurs sont reliés à un enregistreur graphique permettant de tracer la courbe effort-déformation dont l'allure est donnée ci-après :  : Revêtements extérieurs en bois/NF DTU 41.2 P1-2 (août 2015)/image/fig_AGKK_1_5.png)
Figure E.1 Dispositif d'essai
Le profilé est soumis à une succession de cycles « aller-retour », la charge en traction croissant de 10 daN en 10 daN avec retour à zéro (charge) entre chaque cycle, (fig. E.2).
Appliquer la charge en réglant la vitesse de chargement de façon à respecter la condition : vitesse constante de charge < 500 daN/minute, de façon que la ruine de l'assemblage intervienne sous effort statique et non par effet dynamique.
Il n'est pas possible dans un essai de chargement continu de déterminer sur la courbe charge-déplacement, la charge correspondant à la limite de déformation élastique. C'est pourquoi l'essai est réalisé par seuils de charge successivement croissants, avec retours intermédiaires au zéro (charge), pour apprécier la valeur de déformation résiduelle caractérisant le dépassement de la limite élastique.
 : Revêtements extérieurs en bois/NF DTU 41.2 P1-2 (août 2015)/image/fig_AGKK_1_6.png)
Figure E.2 Courbe effort-déformation
E.1.4 Expression des résultats
Les attaches sont qualifiées par deux critères, l'un relatif à la contrainte admissible dans le métal, le second relatif à la déformation sous charge.
1er critère
On note la charge Fr pour laquelle on obtient une déformation résiduelle Δl mesurée en nez de patte, égale à :  : Revêtements extérieurs en bois/NF DTU 41.2 P1-2 (août 2015)/image/for_AGKK_1_3.png)
Lx étant la longueur de la patte.
2e critère
On note les charges Fd qui correspondent à des déformations sous charges de 3 mm.
L'essai est effectué sur au minimum 3 montages d'où les 2 séries de résultats Fr1, Fr2, Fr3 et Fd1, Fd2 et Fd3.
On appellera résistance caractéristique de la patte, la plus faible des deux valeurs ci-après :  : Revêtements extérieurs en bois/NF DTU 41.2 P1-2 (août 2015)/image/for_AGKK_1_4.png)
Fmr est la plus faible des trois valeurs Fr1, Fr2, Fr3.
Fr : Force correspondant à la déformation résiduelle de 0,2 % en nez de patte.
Fmd est la plus faible des 3 valeurs d'essais Fd1, Fd2, Fd3.
Fd : Force correspondant à une déformation sous charge choisie égale à 3 mm selon la nature du bardage.
Le facteur n correspond au nombre d'attaches essayées dans le montage considéré soit 2 pour les attaches asymétriques (équerres) et 1 pour les attaches symétriques (étriers).
On appellera résistance admissible de la patte, la plus faible des deux valeurs critiques affectées d'un coefficient de sécurité a pris égal à 1,5.
 : Revêtements extérieurs en bois/NF DTU 41.2 P1-2 (août 2015)/image/for_AGKK_1_5.png)
E.2 Résistance admissible aux charges horizontales momentanées dues à la dépression
E.2.1 Appareillage
Les prescriptions du chapitre 1 de la première partie sont également applicables à cet essai réalisé à l'aide du dispositif représenté en figure E.3.
 : Revêtements extérieurs en bois/NF DTU 41.2 P1-2 (août 2015)/image/fig_AGKK_1_7.png)
Figure E.3 Dispositif
E.2.2 Nombre d'éprouvettes
L'essai est réalisé sur 3 assemblages du même type.
E.2.3 Mode opératoire
Sur l'embase fixe de la machine d'essai de traction, on dispose le bâti permettant la fixation des pattes sur leur aile d'appui côté structure porteuse conformément à la figure E.3.
Cette fixation est constituée par un boulon du diamètre (généralement Ø 6) correspondant à la largeur du trou ovalisé prévu en aile d'appui de la patte et disposée en l'extrémité la plus éloignée de l'autre aile.
L'aile d'appui de la patte sur la structure porteuse est fixée au bâti fixe et indéformable par boulonnage traversant (Ø 6), le boulon étant disposé en extrémité du trou ovalisé, la plus éloignée de l'aile.
L'autre aile d'appui de la patte est fixée sur un tube métallique solidaire du mors mobile, lequel mors doit être monté sur rotule. Un capteur de force et un capteur de déplacement sont associés au mors mobile.
Après éventuelle mise en place et remise à zéro, on soumet les pattes à une succession de 150 cycles « aller-retour », de charge constante F, un cycle « aller-retour » s'effectuant en respectant une vitesse de mise en charge ≤ 500 daN/min.
On vérifie sur l'enregistrement graphique qu'après les 150 cycles, la déformation résiduelle entraînée par la charge F, est inférieure ou égale à 1 mm. La valeur la plus exacte de la charge F se détermine par deux ou trois essais d'encadrement. En l'absence d'informations sur la résistance de la patte, on pourra procéder à un essai préalable de chargement progressif avec retour à zéro et prendre comme première valeur de chargement en fatigue une charge égale à α × φ, φ étant défini ci-après (cf. figure E.4).
Cet essai préalable correspond à une succession de cycles « aller-retour », la charge croissant de 20 en 20 daN avec retour à zéro entre deux chargements, chaque cycle chargement-déchargement s'effectuant à la vitesse de 10 mm/min.
Les capteurs sont reliés à un enregistreur graphique permettant de tracer la courbe effort-déformation dont l'allure est donnée en figure E.4.
 : Revêtements extérieurs en bois/NF DTU 41.2 P1-2 (août 2015)/image/fig_AGKK_1_8.png)
Figure E.4 Courbe effort - déformation
On appelle φ la charge pour laquelle on obtient une déformation résiduelle de 1 mm.
On considère qu'en raison de la géométrie des pattes et la nature de l'assemblage réalisé, le sens de l'effort le plus défavorable correspond aux effets de dépression. On admettra donc, bien que les coefficients de pression soient plus élevés (cf. Règles NV), que les pattes sont qualifiées pour supporter les effets de dépression et pression correspondantes.
E.2.4 Expression des résultats
A partir des premiers cycles de fatigue effectués à la force.
F = α × φ
En prenant comme première valeur α = 0,8, complétés par ajustements successifs (en faisant varier α), on détermine la charge F pour laquelle on obtient à l'issue des 150 cycles, une déformation résiduelle de 1 mm au plus.
L'essai est effectué successivement sur un lot de trois montages identiques d'où les trois résultats F1, F2 et F3.
On appellera « résistance caractéristique » de la patte, la valeur :  : Revêtements extérieurs en bois/NF DTU 41.2 P1-2 (août 2015)/image/for_AGKK_1_7.png)
où Fm est la plus faible des trois valeurs F1, F2 et F3.
Le facteur n correspond au nombre d'attaches essayées dans le montage considéré, soit 2 pour les attaches asymétriques (équerres) et 1 pour les attaches symétriques (étriers).
On appellera « résistance admissible » (sous vent normal) de la patte, la valeur :  : Revêtements extérieurs en bois/NF DTU 41.2 P1-2 (août 2015)/image/for_AGKK_1_8.png)
où le facteur 2 correspond à un coefficient de sécurité (la valeur modérée de ce coefficient provient de la prise en compte de la fatigue, de la répartition des efforts entre pattes et du rééquilibrage potentiel des pressions de part et d'autre de la peau de bardage).
REMARQUE
-
Les essais en cycles peuvent être :
soit entrepris à la suite sur le même montage ayant permis de déterminer la charge j ;
soit réalisés sur un second montage avec des pattes neuves.
La recherche de la valeur de F la plus exacte par ajustement du coefficient a doit être faite au cours des 75 premiers cycles de la série, la valeur F à retenir étant validée par les 75 derniers cycles.
Lorsque l'on admet une déformation irréversible atteignant 1 mm après 150 cycles, les pattes en acier de dimensions courantes, disposées en entraxe 1,35 m sur chevrons d'entraxe 0,60 m (soit 1,23 pattes/m2), autorisent une charge admissible en dépression sous vent normal de l'ordre de 90 à 110 daN, soit 900 à 1100 pascals.
Remarque :
Sous réserve d'effectuer un plus grand nombre d'essais (7 minimum et 12 de préférence), les résistances caractéristiques pourront être calculées comme suit :
A partir des n valeurs individuelles Fr et Fd obtenues, on détermine les valeurs moyennes Fmr et Fmd et un écart-type estimé s : : Revêtements extérieurs en bois/NF DTU 41.2 P1-2 (août 2015)/image/for_AGKK_1_6.png)
Les résistances caractéristiques sont déterminées par : Rcr = Fmr − 2sr et Rcd = Fmd − 2sd ;
Le faible coefficient de sécurité retenu (α = 1,5) est justifié par le fait que l'essai est réalisé en position de fixation défavorable, que l'on retient la plus faible des 3 paires de pattes essayées, et qu'en oeuvre, les pattes sont associées sur une longueur de profilé ce qui a pour effet de répartir les efforts ;
Pour les ouvrages traditionnels de bardages à recouvrement, qu'il est souhaitable de poser sur chevrons non raboutés de longueurs usuelles, une déformation sous charge de 3 mm des pattes peut être acceptée ;
Lorsqu'on admet une déformation sous charge atteignant 3 mm, les pattes en acier de dimensions courantes, disposées en entraxe 1,35 m sur chevrons d'entraxe 0,60 m (soit 1,23 pattes /m2) autorisent une charge admissible de 12 kg/m2.