Il a été observé que l’installation d’un toit en métal amène les propriétaires de bâtiments à réfléchir davantage à la foudre et aux dangers des décharges électriques. Il y a une perception, ou du moins une suspicion, selon laquelle un toit en métal augmentera la probabilité de foudre frappant le bâtiment. Après tout, le métal est hautement conducteur, tout comme les matériaux utilisés dans les paratonnerres qui sont utilisés pour attirer les décharges électriques, donc est-ce que cela ne signifie pas que le toit en métal attirera également la foudre ?
La réponse courte est non, un toit en métal ne rendra pas la foudre plus susceptible de frapper, mais il peut rendre une décharge électrique moins dangereuse si elle se produit. Oui, moins dangereuse, pas plus.
L’Association de construction en métal, dans son bulletin technique MCA13a, divise le problème en deux questions : la probabilité d’une décharge électrique à un endroit particulier et les conséquences de cette décharge.
La foudre a été étudiée pendant des centaines d’années, et il existe de bonnes informations générales sur son fonctionnement, mais de nombreux détails sur sa formation et ses emplacements de frappe restent inconnus. Ce manque de connaissances signifie que son comportement reste imprévisible.
La foudre est une décharge rapide d’électricité statique atmosphérique. Il existe trois types majeurs de frappes de foudre : intra-nuage (IC), décharges à l’intérieur d’un seul nuage, d’une zone fortement chargée du nuage à une partie moins chargée ; nuage à nuage (CC), décharges d’un nuage fortement chargé à un nuage moins chargé, et nuage au sol (CG), décharges d’un nuage fortement chargé vers la terre. CG est le type le mieux compris et le plus préoccupant en termes de dangers pour la vie et les biens.
L’emplacement exact où les décharges de foudre apparaissent semble être régies par la géographie et la topographie, ainsi que les mouvements de l’orage. Lorsque la foudre est prête à se décharger, elle le fera, qu’il y ait un toit en métal à portée de main ou non. Il est erroné de supposer qu’un toit en métal attire les éclairs de la même manière qu’un paratonnerre, car les paratonnerres ne sont pas faits pour « attirer » la foudre. Au contraire, ils sont conçus pour canaliser la foudre en toute sécurité vers le sol s’il arrive à frapper l’emplacement du bâtiment.
La foudre, comme toute charge électrique, cherche le chemin de moindre résistance pour se décharger. Dans la foudre CG, elle se décharge dans la terre, mais elle doit traverser une étendue d’air pour y arriver. Les arbres et les bâtiments sont de meilleurs conducteurs électriques que l’air. Un bâtiment élevé offre un chemin plus facile en raccourcissant la distance que la foudre doit parcourir dans l’air. Par conséquent, dans l’emplacement général où la foudre se décharge, elle cherchera le meilleur conducteur qui est le plus proche du nuage. Un grand arbre est plus susceptible d’être frappé qu’un petit arbre à côté. Un bâtiment grand ou haut est plus susceptible d’être frappé qu’un petit bâtiment court. Le matériau de couverture du toit ou les autres matériaux de construction du bâtiment ne sont pas des facteurs déterminants de l’endroit où la foudre frappera, l’emplacement et la taille du bâtiment le sont.
Cependant, les conséquences de la frappe dépendent beaucoup de ce dont est fait le bâtiment et de l’existence ou non d’un système de protection contre la foudre. L’électricité passe plus facilement à travers un bon conducteur tel que le cuivre ou l’acier qu’à travers un mauvais conducteur tel que le bois ou le béton. Le mauvais conducteur a plus de résistance électrique, ce qui convertit une partie de l’énorme énergie électrique de la foudre en chaleur, ce qui peut causer des incendies ou des explosions.
Un système de construction en métal, avec un toit métallique conducteur et une ossature métallique conductrice, offre à la foudre un chemin de faible résistance vers la terre. Un bâtiment en métal peut survivre à une frappe de foudre avec moins de dommages qu’un bâtiment de taille et d’emplacement similaires fabriqué avec des matériaux de plus grande résistance. Ce résultat est plutôt contre-intuitif, mais c’est similaire au fait que pendant un orage, vous êtes plus en sécurité à l’intérieur d’une voiture – avec sa carrosserie en métal – qu’en restant à côté de la voiture.
Le danger réel pour la vie humaine ou les biens pendant une frappe de foudre dépend grandement de savoir si le bâtiment est occupé, s’il est fait de matériaux combustibles et s’il contient des matériaux combustibles. Les équipements électroniques peuvent être sensibles à la décharge électrique et sont donc également à risque. Encore une fois, un système de construction métallique, avec sa construction en acier incombustible, peut présenter un risque plus faible qu’un bâtiment construit avec des matériaux combustibles.
Un système de protection contre la foudre donne aux décharges électriques un chemin facile vers la terre, en général en les faisant contourner la structure. À son niveau le plus élémentaire, il se compose d’un paratonnerre en métal placé de manière à être la partie la plus haute d’un bâtiment, et relié par des fils métalliques à des barres métalliques enterrées dans la terre. (Les tours de télécommunication, qui sont généralement les structures les plus hautes dans leur environnement immédiat, sont souvent protégées en les reliant à une bague enterrée en cuivre d’un pouce ou plus d’épaisseur, et en entourant complètement la tour dans un cercle de plusieurs centaines de pieds de diamètre.) Un système de protection contre la foudre conçu par des professionnels peut être souhaitable pour les bâtiments dont la taille et l’emplacement rendent les frappes de foudre plus probables, ou dont la structure et/ou le contenu pourraient être vulnérables aux effets de la foudre. Si la présence d’un toit en métal sensibilise à la nécessité d’une protection contre la foudre, cela pourrait être considéré comme un autre avantage des toitures métalliques.