Les toitures étanchées sur bacs acier s adaptent à la RT 2012

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1 32 DOSSIER ÉTANCHÉITÉ.INFO #39 octobre 23 Acier Les toitures étanchées sur bacs acier s adaptent à la RT 22 Augmenter les épaisseurs d isolant ne suffit pas à répondre aux exigences de la RT 22. Sur acier plus que sur béton, le traitement des points singuliers et des liaisons reste la clé pour atteindre les niveaux de performance du BBC. Adeline Di onisi Commerces, gymnases, aéroports, salles de sport, locaux à usages industriel et artisanal : depuis le 1 er janvier 23, ces bâtiments n échappent plus à l application de la RT 22. Leurs caractéristiques thermiques et les exigences de performance énergétique qui leur sont applicables sont désormais définies dans l arrêté du 28 décembre 22. Autre point commun entre ces différentes catégories de constructions : un recours fréquent à l acier tant en structure qu en toiture-terrasse. Jusque-là plutôt épargné, l ouvrage en métal doit donc lui aussi aujourd hui justifier de meilleures performances énergétiques. Acier et BBC : c est possible! D une manière générale, l entrée en vigueur de la RT 22 a posé une question fondamentale aux constructeurs : les bâtiments métalliques et leur mode constructif sont-ils en mesure d atteindre les niveaux de performance du BBC? Pour y répondre, le CTICM avec le CSTB associé notamment aux entreprises Smac et Soprema, dans le cadre du projet Prebat-Acieco, ont mené une série de diagnostics et de modélisations sur un échantillon de bâtiments existants. Des travaux qui ont conduit à la mise au point et à la construction d un bâtiment tertiaire de 600 m² (agence de Soprema Entreprises de Rennes), avec charpente, bardage et toiture en acier, affichant une consommation inférieure à l objectif BBC (43 kwhep/m² par an) largement compensée par une production photovoltaïque en toiture. Au-delà de cette expérience, ces études ont mis en évidence le principal enjeu auquel doivent répondre ces ouvrages : la maîtrise des points singuliers à tous les niveaux - thermique et perméabilité à l air - et à toutes les étapes du projet : conception, croquis et exécution. Les façades sont certes les premières concernées mais les liaisons toiture/ bardage au niveau des acrotères font partie des points à traiter. «Le fait que les toitures-terrasses avec élément porteur en tôles d acier nervurées soient économiques ne les rend pas pour autant antinomiques avec la RT 22», souligne Denis Lehnen, directeur technique de Soprema Entreprises. Leurs performances thermiques peuvent être significativement améliorées en augmentant les épaisseurs d isolant. Une tendance qui se confirme

2 DOSSIER 33 Knauf sur le marché comme l explique Dominica Lizarazu, directrice marketing chez Isover : «Sur certains chantiers, on nous demande parfois jusqu à 300 mm d épaisseur. La moyenne se situe entre 140 ou 160 mm alors qu avant 21, on dépassait rarement 120 mm». Le principe constructif et la logique économique des ouvrages en acier limitent toutefois les tentations de surisolation. L enjeu pour la maîtrise d œuvre est avant tout de déterminer le bon rapport entre charge rapportée et performance thermique. «Les charpentes en acier ne sont pas conçues pour recevoir des éléments trop lourds, rappelle Alain Blotière, directeur technique de Siplast-Icopal. Les surcharges d isolant seront donc impérativement intégrées dans les calculs de conception de la structure porteuse». Or, «le surinvestissement n est pas toujours nécessaire, ni rentabilisé thermiquement», affirme Stefano Millefiorini, manager de la division Energy Design Center chez Rockwool, département récemment créé par le fabricant pour accompagner les équipes projet dès la phase conception du bâtiment. Car dépassé un certain niveau, augmenter l épaisseur d isolant ne fait plus guère progresser la performance thermique de l ouvrage tout en faisant grimper inutilement la facture. Ponts thermiques de fixations : une prise en compte indispensable Sur acier comme sur béton, la qualité de mise en œuvre reste le principal garant de la performance thermique de la toiture. «Le plus grand soin doit être accordé à la découpe de l isolant afin d éviter les jeux entre panneaux», rappelle Gérard Persuy, chef de marché isolation et étanchéité des toitures chez Knauf. Mais côté mise en œuvre, la véritable nouveauté vient des ponts thermiques. Le premier changement touche les déperditions ponctuelles générées par les fixations mécaniques des complexes. Leur prise en compte dans les calculs réglementaires est normalement obligatoire depuis la RT Dans la réalité De nombreux bâtiments commerciaux, industriels, logistiques et de loisirs sont en acier. toutefois, ces valeurs étaient rarement intégrées en raison du faible impact de ces déperditions au regard des exigences de la réglementation. Avec la RT 2005 et les renforcements de la RT 22, il n est évidemment plus envisageable de passer à côté de ces questions. D autant plus que le CTSB a publié en 21 des valeurs pré-calculées de coefficients de ponts thermiques (W/K) pour les attelages en fonction du diamètre de l élément de liaison. Par ailleurs, ces données ont été reprises dans le fascicule 4 des Règles Th-U qui fournit également des valeurs de Delta U (W/ (m 2.K)) selon la densité de Isolation des bacs acier longue portée La mise en œuvre de l isolant sur des bacs acier dont l ouverture haute des vallées est supérieure à 70 mm ne nécessite pas de précautions particulières. La spécificité réside dans le choix de l isolant qui, comme le confirme Gérard Persuy, «doit avoir une résistance mécanique suffisante lorsque les intervenants marchent en bordure des panneaux positionnés en porte-à-faux au-dessus des nervures.» Chaque matériau est spécifique et le DTA de l isolant précise les conditions d utilisation. «Ceci doit aussi être vérifié pour la seule première couche d isolant lorsque deux lits sont prévus», souligne Lise Boussert.

3 DOSSIER Knauf 0 2 Combiner un écran thermique en laine de roche et un lit d isolant en mousse plastique permet d allier comportement au feu, performance thermique et limitation de la surcharge. 0 3 Les augmentations des épaisseurs d isolant sont parfois telles qu un seul lit ne suffit pas. Recticel Isolation : le marché s ouvre aux procédés mixtes Autre conséquence de l augmentation des exigences thermiques : l accélération de l ouverture du marché de l isolation sur bacs acier à des solutions telles que le polystyrène et le polyuréthane. «Depuis la RT 2005, les mousses plastiques se développent, remarque Alain Blotière. En effet, ces matériaux combinent pouvoir isolant et légèreté». Le créneau reste toutefois encore largement dominé par les laines minérales en raison de leurs classements au feu. De fait, les tôles d acier nervurées ne sont pas considérées par la réglementation comme une barrière étanche au flux thermique et aux produits de dégradation ou de combustion d un isolant combustible thermodurcissable ou fusible (effluents gazeux, matière fondue). Résultat, elles doivent généralement se conformer à des dispositions constructives plus strictes vis-à-vis de la sécurité au feu intérieur. C est vrai pour certaines catégories de bâtiments d habitation, les immeubles de grande hauteur (IGH), les installations classées pour la protection de l environnement (ICPE) ou encore les établissements recevant du public (ERP). Pour ces derniers, la modification de l article AM8 du Règlement de sécurité a permis, en 2004, de définir les critères d emploi des isolants combustibles, y compris sur bacs acier. Principale condition à respecter : mettre en place un écran thermique. D où le développement ces dernières années de procédés mixtes associant un isolant d origine organique formant écran, généralement en laine de roche ou en perlite, à un deuxième lit d isolation. Par ailleurs, l article AM 8 prévoit la possibilité de dérogations à ces dispositions sur avis de la Commission centrale de sécurité et sur la base d un rapport établi par un organisme tiers indépendant. Jusqu à présent, seul un isolant en mousse PIR supprimant l écran thermique a obtenu un avis favorable pour certaines catégories d ERP et dans des conditions précises. Le DTA du produit est en cours de modification. Dans tous les cas, les maîtres d œuvre devront également s assurer que le système retenu et complexe ) répond également, le cas échéant, aux règles relatives au feu venant de l extérieur (classement B-roof). fixations au mètre carré. Ces ponts thermiques peuvent toutefois être facilement limités en ayant recours à des attelages avec rupteur. Ces derniers se présentent sous la forme de fût plastique dans lequel est intégrée la vis métallique. Ils peuvent atteindre 200 mm de longueur pour des complexes jusqu à 450 mm d épaisseur et avec une valeur de pont thermique de l ordre de 0,04 W/K. Soit un coefficient cinq fois inférieur aux attelages classiques. «En cas de très forte épaisseur, ces dispositifs sont fortement recommandés pour conserver une certaine cohérence du système», ajoute Michel Piquet, responsable technique chez Recticel. Pour aller plus loin, certains industriels proposent des solutions complètes (pare-vapeur, isolant et étanchéité) sans aucune fixation et spécifiquement dédiées aux éléments porteurs en acier. La mise en œuvre de ces complexes s effectue généralement par collage à froid et auto-adhésivité. «Avec un tel système, le gain sur l épaisseur d isolant peut aller jusqu à plus de 20 % par rapport à une solution classique fixée mécaniquement», note Laurent Joret, directeur technique de Soprema. «Ce procédé intéressant thermiquement doit cependant faire ses preuves à l échelle du chantier. Les pratiques du collage et de son dosage sont bien moins familières aux poseurs que celles de la fixation mécanique», précise Dominique Royer, directeur technique de Smac. Les liaisons périphériques dans le collimateur Deuxième catégorie de déperditions à traiter : les ponts thermiques de liaison, principalement au niveau des costières. Pour ces ouvrages, pas de solution toute faite. «La jonction entre le bardage et la toiture reste compliquée à gérer», souligne Mathieu Biens, responsable du département développement chez Rockwool. Par conséquent, «il faut adapter la solution à la performance recherchée, sachant que plusieurs peuvent convenir pour aboutir au même résultat», ajoute Dominique Royer. Dans sa partie 6.5.5, le DTU 43.3* renvoie

4 DOSSIER 37 aux documents particuliers du marché qui «peuvent prévoir une isolation des costières ou un calfeutrement entre la costière et la paroi verticale». Il s attarde un peu plus longuement sur le mode de fixation de l isolant : collage ou fixations mécaniques seules pour les relevés de 30 cm ou fixations mécaniques exclusivement entre 30 et 60 cm de hauteur de relevé. Quant aux règles Th-U, elles ne fournissent pas de dispositions constructives à proprement parler. La version 22 a toutefois mis à jour ces valeurs de ponts thermiques entre toiture étanchée et bardage double peau en acier. Elle intègre de nouvelles données pour des systèmes à isolation renforcée comprenant notamment un complément d isolant le long de la costière et la mise en place d une première couche rainurée dans les plateaux de bardage. Selon la configuration retenue, les règles présentent des coefficients de transmission variant de 0,40 à 0,19 W/(m.K). Au sein de la CSFE, un groupe de travail s est emparé du sujet. Après un premier document consacré à l isolation des éléments porteurs en béton, il devrait prochainement publier un guide de recommandations dédié aux ouvrages métalliques. «En attendant, pour chaque chantier, il est conseillé de fournir un croquis d exécution le plus précis possible au bureau de contrôle pour validation», souligne Michel Piquet. Lanterneaux Les lanterneaux constituent un point singulier de nature différente car, comme le rappelle Dominique Royer, «il s agit d un ouvrage entier». De par leurs fonctions de désenfumage et d éclairage, ils peuvent constituer une proportion importante de la surface de la toiture. Pour faire face à la RT 22, les fabricants se sont engagés dans Impact des ponts thermiques de fixation dans le calcul du U p C est désormais une obligation : les déperditions thermiques générées par les fixations doivent être intégrées dans les calculs réglementaires de la RT 22. Longtemps négligés, ces ponts thermiques peuvent impacter de manière significative la performance globale d une toiture ou l épaisseur d isolant comme le montrent les deux tableaux ci-dessous. Les hypothèses prises pour les calculs sont : - Un isolant de lambda = 0,039 W/(m 2.K) avec une fixation par panneau de x mm, - Un pont thermique ponctuel de fixation standard égal à 0,006 W/K, - Un pont thermique ponctuel de fixation avec rupteur égal à 0,04 W/K, - Une étanchéité bicouche traditionnelle. Exemple 1 : Up = 0,22 W/(m 2.K)* Source : Soprema Up = 0,22 W/(m 2.K) Nombre de fixations par m 2 des fixations standard (mm) l épaisseur de l isolation nécessaire avec l épaisseur de Exemple 2 : Up = 0,18 W/(m 2.K)* Source : Soprema Up = 0,18 W/(m 2.K) Nombre de fixations par m 2 des fixations standard (mm) l épaisseur de l isolation nécessaire avec l épaisseur de * Les valeurs présentées dans ces deux tableaux sont données à titre d exemple. Il s agit de valeurs approchées. En tout état de cause, les calculs doivent être effectués selon la Réglementation thermique. Knauf

5 DOSSIER 39 «En cas de très fortes épaisseurs d isolant, les fixations à rupteur de ponts thermiques sont fortement recommandées pour conserver la cohérence du système». une vraie réflexion autour de leurs produits. Les progrès réalisés en matière d isolation des costières de ces fenêtres de toit en réduisent les déperditions thermiques (voir Étanchéité.Info n 37). Quant aux évacuations d eaux pluviales par l intérieur, elles constituent «une source importante de déperditions thermiques et de risques de condensation le long de la colonne. On leur préfère une évacuation par l extérieur (déversoirs et boîtes à eau)», explique Denis Lehnen. La rénovation de l existant en question Dans le neuf, les bâtiments métalliques construisent progressivement leurs réponses aux exigences de la RT 22. Les industriels ont mis au point des solutions spécifiques. Parallèlement, les organisations professionnelles travaillent à la normalisation de ces nouvelles dispositions. Dans l existant en revanche, les perspectives sont plus floues. La principale contrainte à prendre en compte lors de la rénovation relève de la capacité portante des bacs et de la charpente. Calculée en fonction d apports de charges définis à l origine, avec une marge d évolution souvent très limitée, elle ne peut être augmentée sans un renforcement de la structure. Avec à la clé, un coût souvent inacceptable pour le maître d ouvrage. Ce qui limite, de fait, les possibilités de surisolation. Pour l heure, les exigences de la RT pour les bâtiments existants restent peu contraignantes en cas de rénovation. Mais les enjeux Rockwool énergétiques posent désormais la question de l avenir de ces ouvrages métalliques généralement peu performants au plan thermique et particulièrement difficiles à mettre à niveau. l * Mise en œuvre des toitures en tôles d acier nervurées avec revêtement La laine de roche présente de bonnes performances de résistance au feu et d isolation acoustique. 05 Bâtiments économiques, les ouvrages en acier n en sont pas moins compatibles avec la RT 22. Les performances acoustiques également concernées «Il y a deux natures de performances acoustiques : la limitation de la réverbération du son à l intérieur du bâtiment (absorption acoustique) et la réduction de la transmission du bruit à travers la paroi (isolation acoustique) dans un sens ou dans l autre», rappelle Dominique Royer, directeur technique de Smac. Dans les deux cas, «les isolants de synthèse ne sont pas adaptés. L absorption est gérée grâce à la perforation des tôles et le recours à un isolant fibreux. Pour l isolation, les conceptions de parois sont très variables en fonction du type de performance recherchée, mais l emploi d isolants fibreux reste toujours la meilleure solution.» Soprema

6 40 DOSSIER ÉTANCHÉITÉ.INFO #39 octobre 23 RT 22 Bacs acier et étanchéité à l air : les liaisons sensibles Sujet nouveau et complexe pour le monde de la construction acier, le traitement de l étanchéité à l air fait encore l objet de discussions entre industriels et entreprises. En attendant des recommandations générales, chaque acteur doit élaborer ses propres solutions. «Identifier les liaisons sensibles et proposer un traitement adapté au principe constructif retenu, informer les professionnels intervenant sur le chantier sur la façon dont elles doivent être traitées» Les termes utilisés par le législateur pour évoquer l enjeu de l étanchéité à l air révèlent à eux seuls la complexité du sujet. Dès les premières discussions autour de la RT 22, la question de la perméabilité à l air des bâtiments en acier a été identifiée comme l un des points faibles de ces ouvrages. Les bardages double peau sont les premiers concernés mais les systèmes de bacs acier étanchés nécessitent également de modifier les pratiques de mise en œuvre. «Par nature, la façon de construire ce type de toiture crée des passages d air, notamment en périphérie, à la jonction toiture/façade», explique Alain Blotière, directeur technique de Siplast-Icopal. Cas par cas Aucune recommandation professionnelle n a été éditée à ce jour. «Au sein de la CSFE, un groupe de travail planche sur la question afin de mettre en lumière les solutions les plus efficaces», rappelle Lise Boussert, déléguée technique au sein de la chambre syndicale. Sur le terrain, les professionnels agissent au cas par cas. Certains, comme Soprema ou Siplast-Icopal, préconisent la mise en place systématique d un pare-vapeur support de l isolant. «Ce dernier est obligatoire pour les bâtiments à forte hygrométrie. La technique est donc largement éprouvée et ne nécessite pas de formation complémentaire pour les intervenants. Généraliser son usage permet de traiter systématiquement la problématique à l air, sans prendre de risque au niveau de la condensation. Une légère condensation était acceptable dans les anciens complexes faiblement isolés, mais ne l est plus dans les nouveaux complexes fortement isolées», argumente Denis Lehnen, directeur technique de Soprema Entreprises. Un avis partagé par Alain Blotière : «Certaines précautions de mise en œuvre sont nécessaires. Le pare-vapeur doit être continu et raccordé aux autres ouvrages en périphérie.» Dans cette optique, Soprema a conçu un système spécifique de gestion de l étanchéité à l air traitant notamment la jonction entre la toiture et la façade tout en tenant compte de la forte dilatation de l acier. Pour Denis Lehnen, il existe toutefois un point de blocage : le coût. «Les prix des complexes sur bacs acier sont Soprema Le pare-vapeur est une des solutions possibles pour le traitement de l étanchéité à l air des toituresterrasses en acier. 02 La jonction entre la toiture et la façade est l un des principaux points singuliers à traiter. Soprema 02 bas car l image et les fonctionnalités de ce type de bâtiment ne sont pas assez valorisées. Par conséquent, l ajout d un élément à ces systèmes est souvent perçu comme un surcoût inacceptable. Pourtant, on y gagne nettement en performance thermique et durabilité.» D autres solutions Le recours à un pare-vapeur ne s est toutefois pas imposé comme la solution miracle. «Il peut en effet être utile mais nous ne disposons pas de données chiffrées étayant ce positionnement. Sa nécessité reste à valider», nuance Stefano Millefiorini, manager de la division Energy Design Center chez Rockwool. Pour d autres, le recours à un pare-vapeur n est pas indispensable. «Sa fonction première est d empêcher les phénomènes de condensation dans l isolant pour garantir la tenue de ce dernier dans le temps, précise Dominique Royer, directeur technique de Smac, qui propose également des solutions spécifiques en la matière. C est effectivement une des possibilités mais d autres techniques existent.» À commencer par les membranes elles-mêmes qui peuvent assurer une fonction de perméabilité à l air, avec l insertion possible d un écran à l air entre deux couches d isolant. Le problème principal restant le traitement des jonctions aux points singuliers. l