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Rapports de recherche scientifique

Année de publication

2017

Langue

Anglais

Résumé

La pose de fermes de toit présente particulièrement des risques et des dangers de chute pour les travailleurs de la construction parce qu’elle se fait en hauteur et dans des conditions difficiles. Les travailleurs, en équilibre précaire sur la charpente, risquent de perdre l’équilibre et/ou de chuter lors de la pose des fermes. Pour protéger ses travailleurs contre les chutes de hauteur lors de la pose de fermes, de contreplaqués et de bardeaux, un entrepreneur de construction domiciliaire a récemment développé un système de corde d’assurance horizontale (SCAH) constitué de deux potelets en aluminium et d’un câble en acier en utilisant la toiture comme structure d’accueil. Le SCAH, quoique fonctionnel, est lourd et peu convivial, ce qui freine son utilisation dans les chantiers. Cependant, des essais préliminaires effectués sur un toit pour lequel les travaux étaient complétés, ont montré que ce système présentait un potentiel comme composante d’un système antichute. Ainsi, à la demande de l’ASP Construction, l’Institut de recherche Robert-Sauvé en santé et en sécurité du travail (IRSST) a entrepris la présente étude qui visait, dans un premier temps, à évaluer le SCAH pour le rendre efficace, convivial et fiable en améliorant sa méthode d’installation et en réduisant son poids. Dans un second temps, l’étude avait comme objectif de vérifier la résistance des fermes de toit contreventées comme structure d’accueil d’un cordon d’assujettissement d’un travailleur, du SCAH et des connecteurs d’ancrage certifiés CAN/CSA Z259.15 – Connecteurs d’ancrage.

Pour ce faire, 1) une analyse structurale du SCAH a été effectuée en conformité avec le code de design de l’aluminium CAN/CSA-S157, 2) des essais de chute pour valider la résistance du SCAH ont été réalisés sur la structure située dans un laboratoire de Polytechnique Montréal et 3) des essais de chute pour valider la résistance de ces fermes comme structure d’accueil du SCAH et des connecteurs d’ancrage de toiture certifiés CAN/CSA Z259.15 – Connecteurs d’ancrage ont été entrepris sur des fermes de toit contreventées, reconstituées au laboratoire Polytechnique Montréal. Ces essais de chute répondaient aux exigences des normes CAN/CSA Z259 sur la protection contre les chutes.

Initialement, lors de la reconstitution de la structure d’accueil au laboratoire, il était prévu de contreventer les fermes suivant les recommandations de l’Association québécoise des fabricants de structures de bois (AQSFB) ou celles du Centre d’expertise sur la construction commerciale en bois (CECOBOIS), mais l’entrepreneur de construction domiciliaire nous a informés qu’en pratique, les entrepreneurs ne suivent presque pas les recommandations de ces deux organismes pour contreventer les fermes, mais plutôt une méthode acquise avec l’expérience et qui a fait ses preuves. Dès lors, il devenait caduc de tester la résistance d’une structure d’accueil contreventée d’après les recommandations de l’AQSFB ou du CECOBOIS puisqu’elles ne sont pas appliquées dans les chantiers. Il a donc été décidé de contreventer la structure reconstituée suivant la pratique usuelle dans les chantiers, de documenter sa mise en place et de tester sa résistance comme structure d’accueil du SCAH et des connecteurs d’ancrage certifiés CAN/CSA Z259.15.

Les résultats des essais de chute montrent que le SCAH a réussi l’ensemble des essais effectués et possède donc la performance et la résistance requises pour un tel système. En effet, les résultats des essais de chute dynamiques montrent que :

  • les potelets HSS 127 mm x 127 mm x 6,4 mm en aluminium servant de montants au SCAH ont réussi l’ensemble des essais de chute dynamiques comme ancrage d’un cordon d’assujettissement;
  • le SCAH fait de potelets HSS 127 mm x 127 mm x 6,4 mm et d’un Sayfline de DBI SALA a réussi l’ensemble des essais de chute dynamiques comme dispositif antichute;
  • les fermes contreventées suivant les pratiques courantes des chantiers ont réussi l’ensemble des essais de chute dynamiques comme structure d’accueil d’un cordon d’assujettissement d’un travailleur avec le HSS 127 mm x 127 mm x 6,4 mm comme ancrage;
  • les fermes contreventées suivant les pratiques courantes des chantiers ont nécessité un renforcement afin de compléter le programme d’essai. La structure avec le contreventement renforcé a réussi l’ensemble des essais de chute dynamiques comme structure d’accueil du SCAH avec des HSS 127 mm x 127 mm x 6,4 mm comme montant du système;
  • les fermes contreventées renforcées suivant les pratiques courantes des chantiers ont réussi l’ensemble des essais de chute dynamiques comme structure d’accueil des connecteurs d’ancrage DBI, Protecta et Ridge certifiés CSA Z259.15. Les résultats obtenus avec ces trois types de connecteurs indiquent que les fermes contreventées renforcées constituent une structure adéquate pour les connecteurs d’ancrage CAN/CSA Z259.15.

De plus, le SCAH de l’entrepreneur a été amélioré en facilitant son système d’assemblage à la structure d’accueil par la réduction du nombre de pièces. Ce faisant, son poids a été réduit d’au moins 30 %. Le SCAH permet aux travailleurs une mobilité accrue et les protège pendant toute la durée de leur tâche, tout en favorisant la productivité. Il constitue donc une protection adéquate contre les chutes de hauteur lors de la pose des toitures résidentielles. Le tendeur de câble dans la version originale du SCAH de l’entrepreneur a été enlevé dans la version recherche pour diminuer les coûts et pour faciliter le déroulement des essais puisqu’il n’a aucune fonction structurale. Cette version améliorée du système de câble, vérifiée et validée par des essais répondant aux exigences des normes CSA Z259 sur la protection contre les chutes, facilitera son utilisation dans les chantiers.

Abstract

Construction workers who install roof trusses are at risk of falling because they have to work at height in difficult conditions. Poised precariously on the framework, they may lose their balance or fall when putting trusses into place. To protect his workers from falling while installing trusses, plywood or shingles, a residential builder recently developed a horizontal lifeline system (HLLS) consisting of two aluminum posts and a steel cable using the roof they are erecting as the host structure. The HLLS, although operational, is cumbersome and not very user-friendly, which is keeping it from being used on construction sites. Yet preliminary testing on a roof on which work had been completed showed that the system has potential as a component of a fall-arrest system. So at the request of the sector-based OHS association ASP-Construction, the Institut de recherche Robert-Sauvé en santé et en sécurité du travail (IRSST) conducted this study with the aim of evaluating the HLLS to make it more effective, user-friendly and reliable by improving the installation method and making it lighter. A second aim of the study was to confirm the strength of braced roof trusses as a host structure for a worker’s lanyard, the HLLS and anchoring connectors certified to standard CAN/CSA Z259.15 – Anchorage Connectors.

To do so, (1) a structured analysis of the HLLS was done in compliance with standard CAN/CSA S157 – Strength Design in Aluminum, (2) fall testing to confirm the HLLS’s strength was done on a structure in a laboratory at Polytechnique Montréal and (3) fall testing to confirm the strength of the trusses as a host structure for the HLLS and CAN/CSA Z259.15-certified roofing anchorage connectors was done on braced roof trusses rebuilt at the Polytechnique Montréal lab. The fall testing met the requirements of standard CAN/CSA Z259 respecting fall protection.

Initially, when the host structure was being rebuilt in the lab, the trusses were to be braced following the recommendations of the Association québécoise des fabricants de structures de bois (AQSFB) or those of the Centre d’expertise sur la construction commerciale en bois (CECOBOIS), but the residential building contractor informed us that in practice, contractors almost never follow the recommendations of those two organizations when bracing trusses, preferring a tried and tested method instead. So there was no point testing the strength of a host structure braced according to the recommendations of the AQSFB or CECOBOIS, because they are not followed on construction sites. It was therefore decided to brace the rebuilt structure following the usual practice on jobsites, document the setup and test its strength as a host structure for the HLLS and CAN/CSA Z259.15-certified anchorage connectors.

The HLLS passed all the fall tests and therefore met the performance and strength requirements for such a system. The results of the dynamic fall tests showed that

  • the 127 mm x 127 mm x 6.4 mm aluminum HSS posts serving as uprights for the HLLS passed all the dynamic fall tests as an anchorage for a lanyard;
  • the HLLS consisting of 127 mm x 127 mm x 6.4 mm HSS posts and a DBI SALA Sayfline passed all the dynamic fall tests as a fall arrester;
  • the trusses braced according to current practices on construction sites passed all the dynamic fall tests as the host structure for a worker’s lanyard with the 127 mm x 127 mm x 6.4 mm HSS as anchorage;
  • the trusses braced according to current practices on construction sites needed reinforcement in order to pass the tests. The structure with the reinforced bracing passed all the dynamic fall tests as the HLLS host structure with 127 mm x 127 mm x 6.4 mm HSS posts as system uprights;
  • the trusses braced according to current practices on construction sites passed all the dynamic fall tests as the host structure for DBI, Protecta and Ridge CSA Z259.15-certified anchorage connectors. The results obtained with these three types of connectors indicate that reinforced braced trusses form an appropriate structure to which to attach CAN/CSA Z259.15-certified anchorage connectors.
Furthermore, the contractor’s HLLS was improved by reducing the number of parts to make it easier to secure it to the host structure. This also reduced the system’s weight by at least 30%. The HLLS gives workers greater mobility and protects them the entire time they are working, while also enhancing productivity. It therefore provides good protection against falls from heights for residential roofers. The cable turnbuckle from the original version of the contractor’s HLLS was removed in the study version to cut costs and facilitate testing, as it has no structural function. This improved version of the cable system, checked and validated by tests that meet the requirements of standard CSA Z259 respecting fall protection, will make it easier to use on construction sites.

ISBN

9782896319657

Mots-clés

Filin d'amarrage, Lifeline, Dispositif d'amarrage, Anchoring device, Travaux de couverture, Roofing, Protection contre les chutes de hauteur, Protection against falls from heights, Travaux de construction, Construction work, Résistance des matériaux, Strength of materials, Essai du matériel, Equipment testing, Toiture, Roof, Québec

Numéro de projet IRSST

2013-0047

Numéro de publication IRSST

R-988

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