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Pourquoi les pergolas fixes exigent une conception réfléchie
Le problème de conception de la planche de fixation pour pergola murale
Les pergolas fixées au mur font face à un ensemble unique de défis structurels que ne connaissent pas leurs homologues autoportantes. La solive d’attache murale (la poutre qui relie la pergola au mur du bâtiment) est généralement le point de départ des problèmes. Ces pergolas deviennent un élément de soutien structurel pour le bâtiment en transférant les charges structurelles (élément critique pour déterminer la conception de la pergola) dues à la neige, au vent et aux débris vers la charpente du bâtiment. Cela augmente la charge exercée sur les zones critiques du bâtiment, notamment celles concernant les fixations et l’étanchéité. L’écoulement des eaux de toiture sur la solive d’attache constitue un risque de pourriture du bois ou de corrosion qu’il convient de traiter. Selon une étude de l’Institut Ponemon réalisée l’année dernière, près de 70 % des défaillances de pergolas seraient attribuables à une conception défaillante de la solive d’attache, entraînant des sinistres liés aux dommages causés par l’eau d’un montant supérieur à 740 000 $ US. Le choix approprié des matériaux est donc essentiel dans ces cas.
Principales défaillances constatées sur les pergolas installées : arrachement, corrosion et pourriture
Trois types de défaillance prédominent chez les pergolas fixées au mur :
Pourriture organique : Les solives en bois fixées au mur attirent l'humidité à l'interface, provoquant une dégradation rapide. Le cèdre rouge de l'Ouest se dégrade trois fois plus vite lorsqu'il est fixé au mur que lorsqu'il est autoportant, en raison de l'emprisonnement de l'humidité.
Corrosion galvanique : La combinaison de métaux différents (par exemple, une structure d'auvent en aluminium et des boulons en acier) induit une corrosion électrochimique à un rythme accéléré. La corrosion à l'interface des membranes d'étanchéité est 40 % plus élevée.
Fatigue des éléments de fixation : Le soulèvement dû au vent provoque des charges cycliques sur les liaisons, ce qui les affaiblit. Les essais ASTM montrent que l'arrachement des éléments de fixation est 150 % plus élevé pour les structures fixées que pour leurs équivalents autoportants.
Type de menace matérielle Point de défaillance
Pourriture du bois à la jonction solive-mur Absorption d'humidité par le bois à l'extrémité coupée
Aluminium Corrosion galvanique Éléments de fixation en acier non isolés
Acier Rouille aux joints des habillages espaces d'évacuation
Ces faiblesses suggèrent qu'il est nécessaire de développer de nouveaux matériaux capables de résister à un contact continu avec les murs et l'humidité.
Classement des matériaux pour la construction de la pergola attachée
Cèdre rouge de l’Ouest et bois rouge : résistance naturelle à la pourriture contre les risques de déformation et de dégradation de la platine
Les tanins présents dans le cèdre rouge de l’Ouest et le séquoia leur confèrent une résistance naturelle sur site aux insectes, ainsi qu’une certaine résistance à la pourriture. Toutefois, dans le cas d’applications fixées, ils peuvent soulever des préoccupations concernant la platine d’attache. En effet, la platine d’attache en bois, combinée au cèdre rouge ou au séquoia, peut créer des conditions favorables à une dégradation accélérée, car l’humidité y est piégée, ainsi que sous la bande de rive contre le revêtement extérieur de la maison et le cèdre rouge ou le séquoia. En outre, ces matériaux ne sont pas dimensionnellement stables et peuvent rétrécir jusqu’à 5 % dans le sens perpendiculaire au fil du bois pendant les cycles de séchage et d’humidification, ce qui peut entraîner un désalignement et une redistribution des charges. Bien que le séquoia et le cèdre résistent mieux à la pourriture que le pin, ils nécessitent néanmoins, à terme, un scellement annuel aux jonctions murales. Cette contrainte d’entretien s’ajoute au coût initial des matériaux et constitue un aspect souvent négligé lors de la phase de conception.
Aluminium : léger, durable et offrant un habillage sensible à la corrosion
L'aluminium est idéal pour les pergolas fixées, en raison de ses caractéristiques exceptionnelles de résistance (et de légèreté), et ne pourrit pas ni n'est attaqué par les insectes. Toutefois, ses performances dépendent fortement de la qualité des éléments d'étanchéité (flashings) au niveau de la jonction entre la pergola et le mur de la maison. Si les vis en acier ne sont pas isolées électriquement de l'aluminium, ou si des chevilles murales inadaptées sont utilisées, un phénomène de corrosion rapide (corrosion galvanique) se produira. En outre, si votre région connaît des saisons de transition entre gel et dégel, des joints coupe-froid thermiques seront nécessaires afin d'empêcher les échanges d'air alternés qui endommageraient les joints. Contrairement au bois, les pergolas en aluminium peuvent être exemptes d'entretien après installation, à l'exception d'un simple nettoyage occasionnel ; elles peuvent ainsi durer vingt ans ou plus, à condition que l'installation soit réalisée conformément aux spécifications de l'ingénieur.
Alternatives en acier et en composite : compromis entre résistance et limitations liées aux rayons UV/charges
Alors que le reste du secteur continue d'innover, l'acier demeure le matériau le plus efficace pour supporter des charges importantes sur de longues extensions en porte-à-faux au-delà des bords des structures commerciales, comme les pergolas. Toutefois, le secteur cherche encore des solutions durables face à son problème de durabilité le plus grave : la corrosion. Au cours de la vie d'une structure, l'usure de la peinture poudre causée par le positionnement des vis laisse l'acier non protégé, créant des risques de corrosion qui compromettent l'intégrité de l'ensemble du système de fixation murale. Du côté positif concernant la corrosion, comparés à l'acier, les matériaux composites sont plus légers, plus faciles à travailler et mieux résistants à l'eau en raison de leur faible absorption d'humidité. Toutefois, ils ne sont pas exempts de problèmes : sous charge constante (poids), ils fléchissent et se déforment de façon permanente jusqu'à devenir inutilisables. Ils sont également sensibles à la dégradation induite par les rayons UV, généralement de 15 à 20 %, entraînant un décoloration importante après cinq ans. Leur capacité à résister à des vents puissants fait de la fibre de verre une bonne option pour les applications côtières. Toutefois, dans les climats froids, la fibre de verre est sensible aux cycles de gel-dégel, ce qui provoque des fissurations et une dégradation importante. Mais au-delà même des matériaux, l’ingénierie appropriée, centrée sur les charges excentrées et non uniformes générées par l’intégration des structures aux murs, est la condition la plus critique pour assurer le succès.
Maximiser la durée de vie et minimiser l'entretien de votre pergola fixée
Le matériau que nous choisissons détermine le montant que nous dépenserons à long terme pour la structure. Le cèdre nécessite un scellement annuel, qui coûtera environ 300 $ pour une structure de 100 pieds carrés. En outre, les structures en cèdre qui ne sont pas correctement scellées ne dureront que sept ans environ avant de commencer à pourrir dans les zones humides. Outre ce problème de pourriture, il existe un problème d’insectes qui entraînera un coût d’entretien supplémentaire de plus de 200 $ par an. En revanche, les structures en aluminium scellé nécessitent beaucoup moins d’entretien / sont plus faciles à entretenir. En effet, elles requièrent moins de 4 heures d’entretien par an, contre plus de 20 heures pour les structures en bois. Le calcul du coût d’entretien sur une période de 20 ans montre que, pour une surface de 100 pieds carrés, l’entretien du cèdre coûtera 3640 $, tandis que celui de l’aluminium ne coûtera que 940 $. Malgré la baisse du coût d’entretien, le coût des structures en aluminium reste identique. Par conséquent, les structures permanentes en aluminium coûteront moins cher que les structures supplémentaires en bois. En outre, les structures en aluminium sont plus esthétiques que les structures permanentes en bois. Il n’est donc pas surprenant que les clients privilégient davantage les structures permanentes en aluminium par rapport à de nombreuses structures supplémentaires en bois.
Stratégies pour prolonger la durée de vie des pergolas attachées de 30 à 50 % grâce aux techniques détaillées de fixation sur solive
Il existe des techniques spécifiques d’étanchéité permettant d’éviter les défaillances structurelles aux points de raccordement avec le mur. Les techniques suivantes, éprouvées sur le terrain, sont utiles pour protéger ces zones :
CLIP D’ÉTANCHÉITÉ EN FORME DE Z : utilisé pour créer une coupure capillaire à l’interface entre la solive et le mur, afin d’empêcher la remontée capillaire de l’humidité jusqu’à l’habillage.
DOUBLE ÉTANCHÉITÉ : une bande de butyle et un joint silicone sont utilisés pour constituer deux barrières contre la pénétration de l’eau.
DRAINAGE PAR PENTE : une pente d’au moins 2° est appliquée afin de diriger l’écoulement de l’eau loin de la tête des fixations et des extrémités de la solive.
ESPACERS GALVANISÉS : ils créent un espace aéré de 1/2 pouce derrière la solive afin d’améliorer l’évacuation de l’humidité et de réduire son accumulation.
Des conceptions efficaces de la fixation murale empêcheront la majorité de la corrosion des éléments de fixation et la dégradation des supports — ce sont les mécanismes principaux de défaillance dans 92 % des remplacements prématurés. Associées à des inspections biannuelles des éléments de fixation, ces techniques permettent d’espérer une durée de service de 25 ans ou plus.
Questions fréquemment posées
La pourriture du bois constitue un risque avec les pergolas fixées, pouvant survenir à l’interface entre la fixation murale et le mur, là où l’humidité peut s’accumuler et former un espace vide. L’étanchéité régulière est une exigence d’entretien.
Quels sont les problèmes liés à l’utilisation de l’aluminium dans les pergolas fixées ?
L’aluminium ne pourrit pas, ce qui permet de concevoir des structures légères et très durables, sans risque de pourriture pour la structure. Toutefois, il est essentiel d’installer des éléments d’étanchéité (« flashing ») afin d’éviter la corrosion galvanique.
Quels sont les coûts comparés des pergolas en cèdre et en aluminium ?
À long terme, les pergolas en cèdre sont plus coûteuses que celles en aluminium, en raison des opérations de scellement, d’entretien et de lutte contre les parasites, tandis que les pergolas en aluminium nécessitent moins d’entretien et s’avèrent plus économiques.