Protection contre la foudre des bâtiments de grande hauteur

Lors de sa formation, la foudre se déplace dans n’importe quelle direction, mais seulement jusqu'à ce qu'elle trouve un chemin vers la terre: à ce moment-là, le chemin de décharge est déjà créé. Les immeubles de grande hauteur sont donc des points préférentiels d’impact de la foudre, à un degré tel que dans les règlements de calcul du risque de foudre, pour calculer la superficie équivalente d'une structure, on considère une superficie autour de celle-ci de 3 fois sa hauteur. De plus, selon ces mêmes normes, pour des bâtiments de plus de 60 mètres de hauteur, le risque d’impacts latéraux dans les structures doit être pris en compte.

Les nouvelles techniques de construction ont permis le développement structurel des bâtiments et optimisé les coûts de construction, et de nos jours la construction d'immeubles de grande hauteur est de plus en plus courante dans les villes, y compris dans des zones à forte densité d'impacts. De plus, il s’agit souvent de bâtiments emblématiques, situés dans les principaux centres d'affaires au monde et qui comportent souvent des équipements électroniques coûteux et sensibles. L'impact incontrôlé de la foudre peut même avoir comme conséquence un danger pour les personnes, à cause des difficultés d'évacuation en cas d’incendie et même à cause des dégâts que les surtensions pourraient entraîner dans les équipements de sécurité, tels que les ascenseurs.

Les règlements de protection contre la foudre stipulent que, en plus de la toiture de l'immeuble, on doit protéger avec un système de capture,  les 20% de la partie supérieure d'un bâtiment de plus de 60 mètres. Pour des bâtiments de grande hauteur toute la partie de l'immeuble de plus de 120 mètres devrait disposer de cette protection latérale. Les normes considèrent suffisant que le système de capture d'impacts latéraux soit de niveau IV, mais même ainsi, les difficultés techniques, économiques et esthétiques sont importantes, surtout si la protection est faite avec des pointes Franklin et des cages maillées.

La protection avec des paratonnerres à dispositif d'amorçage présente de nombreux avantages pour ces bâtiments, en particulier dans le cas où le sommet de la structure ait des terrasses ou des zones irrégulières. On installera les paratonnerres nécessaires pour que toute la toiture et la zone latérale accessible par la foudre restent dans le volume protégé. Dans le cas où il est impossible de couvrir la zone latérale, on devra réaliser, comme dans la protection conventionnelle, une cage maillée de 20×20 mètres et les pointes nécessaires pour que la façade et les objets sur celles-ci soient protégés. En outre, chaque paratonnerre aura au moins 4 voies  de descente. Il est très important que le courant de la foudre se divise et que ces conducteurs de descente soient interconnectés (généralement tous les 20 mètres), puisque la distance entre le point d'impact et la prise de terre est très grande et les effets d’induction et mécaniques du courant peuvent être considérables.

Ces immeubles de grande hauteur sont généralement bâtis avec des structures métalliques interconnectées dont on peut se servir comme faisant partie du système de protection contre la foudre, même en tant que système de capture en façade. Mais quoi qu’il en soit, on doit protéger les éléments sur les couvertures et, si elles sont ouvertes au public, on doit installer un détecteur d’orages pour arrêter l'afflux de personnes en cas de danger imminent d’impact de la foudre.

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