La campagne canadienne est parsemée de vieilles granges. À l’origine, les granges de Pennsylvanie et les granges typiques à deux étages typiques de l’Ontario étaient conçues pour récupérer la chaleur des animaux, faciliter le séchage du foin, abriter le bétail et fournir une aire de battage. Depuis, elles ont changé pour répondre aux besoins de l’industrialisation de l’agriculture et aux demandes des fermes nord-américaines du XXIe siècle. L’étalement urbain empiète de plus en plus sur les terres agricoles, et ces bâtiments de ferme patrimoniaux sont souvent transformés en espaces commerciaux, soit pour l’agrotourisme, soit pour accueillir des événements. Ces transformations mettent en lumière le besoin de faire le pont entre les objectifs de conservation du patrimoine, et les rénovations structurelles nécessaires au respect du code du bâtiment et au changement de vocation.

La plupart des granges patrimoniales ont été conçues et bâties d’après une conception désuète ou empirique avec des tailles et des assemblages qui s’appuient sur l’ancienne performance de structures similaires. Pour les granges plus récentes, le Code national de construction des bâtiments agricoles du Canada (CNCBA 1995) tient compte des besoins des bâtiments de ferme à faible occupation humaine et renferme des exigences minimales en matière de salubrité, de sécurité incendie et de résistance structurale.

Figure 1a,b,c : Renforcement des pannes (première image), barre tendue (image du milieu) et poutre et colonnes faîtières (image du bas)

Le classement visuel et l’identification des espèces ont été essentiels à la planification de la phase 2 du projet. Sur place, le classement a permis de confirmer que la charpente en bois primaire était en orme. Le reste de la charpente datant des années 1890, dont les jambes de force, était faite de pruche. De nouveaux chevrons ont été classés visuellement sur place pour permettre l’utilisation de pin blanc de la région. Tacoma Engineers a attribué des propriétés de résistance en fonction des espèces et des classements en suivant les pratiques standards pour l’établissement de catégories structurelles et de propriétés permises pour la classification visuelle du bois ASTM D245 et la conception technique en bois CSA O86-19.

En rapprochant les meilleures pratiques de conservation du patrimoine et d’ingénierie des structures, The Fieldstone Barn fait office d’étude de cas qui témoigne du potentiel de la réutilisation adaptée.

Les auteures tiennent à remercier leurs extraordinaires collègues de Tacoma Engineers (Karryne Vriesema, Ryne Cameron, Ing., Drashti Kapadia, Ing., Gerry Zegerius, Ing. ACECP et Brad Stroyan, Ing., Jesse McKnight, Ing.), l’équipe dévouée et travaillante d’entrepreneurs (Fine Finish Renovations, Post Farm Structures, BEN Stoneworks) ainsi que l’équipe de Fryett Turner Architects (Nicola Augustin) et Rombald, inc. Le projet a été une occasion en or d’en arriver à un changement positif avec nos coéquipiers du canton de Centre Wellington et de créer le premier établissement ouvert au public par l’intermédiaire d’un changement d’usage pour encourager l’agrotourisme dans la région. Nous remercions sincèrement les propriétaires de The Fieldstone Barn (Melinda et Tim Croft) d’avoir fait confiance à l’équipe de Tacoma et à nos solutions. Nous vous souhaitons la meilleure des chances avec votre nouvel espace ouvert au public.

Les recommandations des Commentaires sur le calcul des structures de CNB ont été prises en compte, et le niveau de modification a été jugé cohérent avec une mise à niveau de niveau 2.

La charpente de toit (2x6 à 24 pouces centre à centre) a été analysée, et les résultats ont révélé qu’elle n’était pas adéquate pour des charges de neiges supérieures. Le renforcement des chevrons a été envisagé, mais jugé irréalisable en raison de la quantité d’intervention et de matériel additionnel demandé pour un renforcement suffisant. Le toit a donc été reconstruit avec du bois de charpente en pin blanc (3 po x 8 po à 16 po centre à centre).

Une des principales complexités de ce type de géométrie de toit (charpente en bois à potelets maîtres et contrefiches inclinées) est l’inclinaison des chevrons en porte-à-faux, comme le montre l’image 2.

Pour résister à l’inclinaison, il est possible d’utiliser des pannes (taillées pour les charges hors plan et combinées), une barre tendue ou d’enlever le porte-à-faux.

Les trois solutions ont été exposées aux propriétaires, et il a été déterminé que c’est l’ajout d’une poutre et de colonnes faîtières qui demanderait le moins d’intervention et qui produirait la solution la plus désirable.

Image 1 : Emplacement de l’inclinaison d’une charpente en bois à potelets maîtres et contrefiches inclinées. Source : Tacoma Engineers

Image 1 : Modèle de l’accumulation du stress pour une étude de cas de charge de calcul. Source : Tacoma Engineers

La phase 2 du projet comprenait une analyse complète de la structure pour justifier la demande de changement d’usage. Celle-ci incluait le renforcement du toit et une analyse latérale complète du bâtiment tenant compte de la charpente de plancher (et de la membrane de plancher) comme détaillé dans la phase 1 du projet. Tacoma Engineers a réalisé une modélisation structurale des murs en maçonnerie non renforcés dans le but de confirmer que la structure était adéquate pour résister à la charge sismique d’une rénovation majeure (changement d’usage).

Durant la phase 1 du projet, le plancher a été renforcé pour le mettre en conformité avec le CNCBA 1995. Les charges admises correspondaient à la fois aux demandes réalistes d’un usage agricole (comme l’entreposage du foin), et celles d’un établissement ouvert au public dans l’espoir que le rezonage fonctionne. La première étape a été le classement visuel de la charpente de plancher en bois d’œuvre en fonction des règles normales de classification officielles de la Commission Nationale de Classification des Sciages (NLGA) (2022) pour établir la capacité de base. Ce classement, combiné à une évaluation de la condition et à du perçage local (pour limiter les tests destructifs), a permis d’obtenir une capacité de base qui tenait compte de la dégradation de la charpente de plancher. Pendant la phase 1, la terrasse a également été remplacée, et les modifications demandées par les propriétaires ont été faites parce qu’elles ne dépendaient pas du résultat du changement de zonage.

En ce qui a trait à la structure, changer un bâtiment agricole à faible occupation humaine pour l’adapter à une occupation majeure d’importance normale demande une augmentation de 30 % de la salubrité, en plus d’une augmentation de 30 à 50 % de la charge de neige et de la charge de vent. Ceci représente une augmentation nette de 60 à 80 % de la charge.

Comme ils s’appuient sur un savoir spécialisé de matériaux archaïques pour quantifier la capacité actuelle et prouver leur conformité, les projets de réutilisation et d’adaptation qui demandent un changement d’usage exigent une évaluation rigoureuse pour déterminer la capacité du bâtiment à respecter le code actuel. La situation est encore plus complexe en raison de l’impact des conditions en place ou modifiées sur la capacité structurale, ainsi que celles des granges construites à partir de conceptions désuètes ou empiriques dans lesquelles les charges de calculs officielles ne sont pas précisées.

L’harmonisation des exigences techniques pour les bâtiments agricoles modernes (grâce au CNCBA, au CNB et au CBO) a commencé à restreindre la différence de charge parce que des périodes de retour de données climatiques sont utilisées, mais aussi parce que les coefficients de sécurité sont comparables à ceux du CNCBA. L’évaluation de la suffisance structurelle est souvent nécessaire parce que la plupart des changements d’usage concernent de vieux bâtiments (contrairement à ceux conçus à partir d’une édition plus récente du code). De plus, un changement d’application ne permettrait pas d’utiliser les directives relatives au rendement passé dans le Commentaire L pour justifier la suffisance structurelle d’un bâtiment.

Maintenant que les contraintes d’ingénierie sont définies, il y existe plusieurs bons exemples de solutions efficaces. Une adaptation récente, The Fieldstone Barn à Elora en Ontario, en est également un bon exemple. Il s’agit d’une grange de Pennsylvanie construite en pierres des champs de la région. Elle est également l’une des cinq granges « soeurs » construites par un maçon écossais à Fergus-Elora (canton de Centre Wellington) entre 1850 et 1890. Il n’en reste que trois, et celle sur Middlebrook Road accueille maintenant des événements.

Comme dans tout projet de changement d’usage, une bonne planification et des attentes réalistes se sont avérées essentielles. Il a fallu attendre environ six ans pour obtenir le changement de zonage après l’évaluation structurelle en 2019. Le projet a été divisé en phases de façon à ce que le travail progresse, lorsque possible, parallèlement au processus de changement de zonage.

Aujourd’hui, les petits bâtiments agricoles (de moins de 600 m²) sont toujours conçus selon les normes du CNCBA 1995. Dans l’édition 2020 du Code national du bâtiment (CNB), des exigences techniques ont été introduites pour les grands bâtiments agricoles avec l’ajout de la Partie 2 (bâtiments agricoles) dans la Division B. En 2025, la Partie 2 du Code du bâtiment de l’Ontario a été largement harmonisée avec le CNB pour introduire les mêmes exigences pour les grands bâtiments agricoles dans le code provincial. Il comprend également des directives spécifiques à la réalité ontarienne pour l’adaptation de bâtiments existants dans la Partie 10 (changement d’usage). La Partie 11 (rénovation) couvre les exigences de sécurité et de protection de la propriété pour les bâtiments existants.

Dans le cadre d’un changement d’usage typique, un peu de rétro-ingénierie est généralement nécessaire pour déterminer si le bâtiment correspond aux exigences actuelles des codes du bâtiment (de l’Ontario, du Canada ou autre) en vue de l’occupation prévue. En plus des exigences de construction, il peut être nécessaire de tenir compte de mesures de sécurité, de la salubrité et du zonage, des systèmes mécaniques et électriques, de l’accessibilité, du rendement énergétique, de la conservation et des modifications architecturales.