La protection contre la foudre des bâtiments est cruciale pour éviter les dommages personnels, matériels et économiques. Un paratonnerre à dispositif d’amorçage (PDA) est un dispositif de haute technologie qui réagit à l’approche de la foudre, en anticipant sa capture avant d’autres éléments se trouvant dans sa zone de protection, afin de conduire le courant de décharge à la terre en toute sécurité. Pour remplir leur fonction, ils doivent être installés après avoir calculé leur rayon de protection de manière à protéger les éléments souhaités, une opération qui peut être réalisée selon deux méthodes différentes, mais aux résultats identiques : celles proposées par la norme UNE21186 et par le Code Technique de la Construction (CTE). Cependant, une interprétation erronée de cette dernière peut se révéler dangereuse.
L’actuel Code technique de la construction (CTE) comprend depuis sa publication en 2006 une section (SUA 8) sur la protection contre la foudre, avec un calcul du risque de base et une série d’instructions d’installation. Il comprend également une méthode de calcul du volume protégé par un paratonnerre à dispositif d’amorçage (PDA). Il s’agit d’une méthode graphique et, à cet égard, elle diffère de la manière dont elle est calculée dans la norme internationale pour ce type de paratonnerre (UNE21186 – Protection contre la foudre : Protection contre la foudre à dispositif d’amorçage), où une méthode analytique utilisant une formule est proposée.
Cependant, les résultats sont identiques pour n’importe quel paratonnerre, hauteur et niveau de protection. Il n’y a pas un rayon de protection selon le CTE et un autre rayon de protection selon la norme UNE21186, en dépit du fait que cela apparaisse dans de nombreuses documentations commerciales et mesures. Cette confusion provient d’une interprétation incorrecte du CTE. Le résultat de cette interprétation erronée, consiste à surestimer la protection du paratonnerre, en supposant que sa protection est maximale au niveau de la toiture, ce qui n’est pas vrai, et peut donc laisser des zones particulièrement vulnérables sans protection.
Que dit le CTE
La confusion sur les différences apparentes entre les deux méthodes trouve son origine dans le point B.1.1.2 du SUA 8 du CTE, qui stipule :
a) Sous le plan horizontal situé à 5 m au-dessous de la pointe, le volume protégé est celui d’une sphère dont le centre est situé sur la verticale d’une pointe à une distance D et dont le rayon est :
R = D+ΔL
où
R est le rayon de la sphère en m définissant la zone protégée.
Ce R est confondu avec le rayon de protection alors que, comme expliqué, il s’agit du rayon de la sphère qui définit le volume protégé. On ne regarde que la formule, en ignorant la phrase qui l’introduit et celle qui la suit au point b :
b) au-dessus de ce plan, le volume protégé est celui d’un cône défini par la pointe de capture et le cercle d’intersection entre ce plan et la sphère.
De plus, ce R est pris comme rayon pour toute hauteur comme si le volume protégé était un cylindre autour de l’axe du paratonnerre. Bien sûr, ce n’est pas le cas. Au point b), il est clair qu’au-dessus de h=5m, le volume protégé est un cône. Et, comme indiqué au point a), au-dessus de ce plan, c’est une sphère.
Ce que dit la norme UNE21186
La norme UNE21186 – Protection contre la foudre : Paratonnerres à dispositif d’amorçage spécifie une méthode analytique pour le calcul du volume protégé en utilisant la formule suivante :
Le résultat de l’application de cette formule est identique à la méthode graphique du CTE, à une seule exception près : la norme considère que les objets situés à moins de 2 mètres (en hauteur) du paratonnerre ne sont pas protégés, mais le CTE ne mentionne pas cette indication.
De plus, selon la norme UNE21186, le calcul du rayon de protection ne peut être appliqué à des temps d’avance supérieurs à 60µs, même si un résultat supérieur a été obtenu en laboratoire.
Quel rayon peut protéger un PDA ? Un exemple graphique
Le rayon de protection d’un PDA dépend de son temps d’avance, du Niveau de Protection requis par la structure et de la hauteur de la pointe par rapport à l’objet à protéger. Pour des différences de hauteur inférieures à 5 mètres, le rayon de protection diminue très rapidement, de sorte qu’une attention particulière doit être accordée à la protection des objets situés sur la toiture et aux angles du bâtiment.
Dans l’exemple suivant, le calcul du risque a déterminé que le bâtiment nécessite un niveau de protection 3 (D = 45m), et la distance au point le plus éloigné est de 57 mètres. Selon l’interprétation erronée, un paratonnerre de ΔL = R-D = 57-45 = 13 m serait nécessaire. Par conséquent, un paratonnerre de Δt = 15µs serait suffisant.
Mais ce n’est pas ce que prescrit le CTE. La façon correcte de faire le calcul par des méthodes graphiques est la suivante :
« sphère dont le centre est situé à la verticale de la pointe à une distance D et dont le rayon est : R = D + ΔL ».
Dans la figure suivante, il est clair qu’avec un paratonnerre de 15µs, le bâtiment n’est pas protégé, un paratonnerre avec un temps d’avance plus long, par exemple 30µs, est nécessaire :
La couverture du paratonnerre est, comme indiqué dans le CTE, la section de circonférence jusqu’au sol pour h>5m, et un cône au-dessus de ce plan.
Aplicaciones Tecnológicas recommande toujours d’installer le paratonnerre à 6 mètres au-dessus de la toiture, afin de protéger les objets situés sur cette dernière et les angles du toit, qui sont les plus exposés au risque de foudroiement. Comme on peut le voir sur le dessin précédent et dans le tableau suivant, avec une différence de moins de 5 mètres, le rayon de protection diminue beaucoup, et à partir de cette hauteur, l’augmentation n’est pas très importante.
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